Ecos de Refsdal

En noviembre de 2015, cuando celebramos el centenario de la Relatividad General, contamos que ya en 1907 Einstein había descubierto que la luz debía desviarse al atravesar un campo gravitatorio, como si pasara por una lente. En 1919 este efecto le permitió a Arthur Eddington realizar la primera verificación experimental de la teoría durante un famoso eclipse de Sol, lo cual resultó en una inmediata consagración y fama de Einstein.

Durante décadas este efecto de lente gravitacional fue una curiosidad. Hoy en día, 100 años después, se ha convertido en un enorme campo de investigación, y los astrofísicos que lo estudian han logrado observaciones y resultados sorprendentes. Uno de ellos es el que quiero comentar hoy. Las lentes gravitacionales más poderosas son, naturalmente, los objetos más masivos del universo: los cúmulos de galaxias. Como lentes son lentes bastante berretas, porque su forma y la distribución de su masa es caprichosa. Observar a través de un cúmulo de galaxias es como mirar a través del pie de una copa de vidrio, como hice en esta foto. Del otro lado hay un punto brillante (una galaxia lejana, ponele), pero a través del vidrio vemos un lío de puntos y arcos.

El astrónomo noruego Sjur Refsdal propuso, en 1964, que si uno viera una supernova detrás de una de estas lentes gravitacionales, podría usarlas como una valiosa herramienta astronómica. La idea era que, como la supernova es un fenómeno relativamente fugaz (se prende y un par de semanas después se apaga), sus múltiples imágenes aparecerían a distintos tiempos, como si fueran ecos de luz, según sus rayos siguieran caminos más o menos largos hasta llegar a nosotros.

Pasaron 50 años, y en 2014 se descubrió una supernova a través de una lente gravitacional en imágenes del telescopio Hubble (aquí al lado). El óvalo anaranjado es una galaxia del cúmulo que forma la lente, a 5000 millones de a.l. de nosotros. El "pulpo" azul es una galaxia mucho más lejana (9500 millones de a.l.), debe ser una prolija espiral pero la vemos distorsionada por la lente. En esa galaxia lejana explotó la supernova, y la vemos como una imagen múltiple, formando lo que se llama una cruz de Einstein (marcada S1 a S4).

Bueno, pero aquí no hay ecos: las cuatro imágenes están ahí, en esa foto de 2014. ¡Ah, pero los astrónomos conocen en detalle esa lente gravitacional en particular! Ni lerdos ni perezosos, predijeron que un nuevo eco de la supernova aparecería en tal y cual lugar del cúmulo, en noviembre de 2015. ¡Y así fue! La imagen está aquí al lado, en un encuadre un poco más amplio que la anterior. El círculo celeste encierra la posición prevista para la reaparición. El 30 de octubre de 2015 no estaba allí, ¡pero el 11 de diciembre sí! La mejor predicción está en un artículo de José Diego, alias Chema, de nuestro amigo el Instituto de Física de Cantabria.

Los astrónomos predicen que la supernova Refsdal (así la bautizaron, por supuesto) volverá a aparecer en distintos lugares del cúmulo: ecos múltiples de un estallido antiquísimo, apagándose lentamente.

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La nota del diario consagrando a Einstein es de The New York Times, 10/11/1919. El texto es muy gracioso. Dice: "LA LUZ TODA FUERA DE LUGAR EN EL CIELO. Los hombres de ciencia más o menos fascinados por los resultados de la observación de un eclipse. LA TEORÍA DE EINSTEIN TRIUNFA. Las estrellas no están donde se supone o donde se ha calculado que estén, pero nadie debe preocuparse."

Debo decir que, para mí, la explicación de la precesión anómala de la órbita de Mercurio debería ser contada como evidencia experimental de la Relatividad General, anterior a la de Eddington.

La imagen del descubrimiento de la supernova Refsdal es de Kelly et al., Science 347:1123 (2015). La imagen de la reaparición es de NASA/ESA/Kelly, en Wikipedia.

El articulo de Chema está es el primero que leí sobre este asunto: http://arxiv.org/abs/1504.05953.