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Fuerte efecto de lente gravitacional

La lente gravitacional fuerte es un efecto de lente gravitacional lo suficientemente fuerte como para producir múltiples imágenes , arcos o anillos de Einstein . En general, para que se produzca una lente gravitacional fuerte, la densidad de masa de la lente proyectada debe ser mayor que la densidad crítica , es decir . Para fuentes de fondo puntuales, habrá múltiples imágenes; para emisiones de fondo extendidas, puede haber arcos o anillos. Topológicamente, la producción de múltiples imágenes está regida por el teorema del número impar . [1]

El efecto de lente fuerte fue predicho por la teoría general de la relatividad de Albert Einstein y descubierto mediante observación por Dennis Walsh , Bob Carswell y Ray Weymann en 1979. [2] Ellos determinaron que el cuásar gemelo Q0957+561A comprende dos imágenes del mismo objeto.

Observaciones

La mayoría de las lentes gravitacionales más fuertes se detectan mediante estudios de galaxias a gran escala .

Efecto lente galáctico

Una fuente de luz pasa detrás de una lente gravitacional (masa puntual situada en el centro de la imagen). El círculo de agua es una fuente tal como se vería si no hubiera lente, los puntos blancos son las imágenes múltiples de la fuente.

La lente de primer plano es una galaxia . Cuando la fuente de fondo es un cuásar o un chorro no resuelto , las imágenes con efecto de lente fuerte suelen ser imágenes múltiples puntuales; cuando la fuente de fondo es una galaxia o una emisión de chorro extendida, las imágenes con efecto de lente fuerte pueden ser arcos o anillos. Hasta 2017, se han observado varios cientos de lentes fuertes galaxia-galaxia (gg). [3] Se espera que los próximos estudios del Observatorio Vera C. Rubin y Euclid descubran más de 100.000 de estos objetos. [4]

Efecto de lente en cúmulos

La lente en primer plano es un cúmulo de galaxias . En este caso, la lente suele ser lo suficientemente potente como para producir efectos de lente fuertes (múltiples imágenes, arcos o anillos) y débiles (distorsiones de elipticidad) que se pueden apreciar. El efecto de lente conocido como "anillo fundido" es un ejemplo. [5]

Aplicaciones astrofísicas

Perfiles de masas

Debido a que el fuerte efecto de lente de una fuente de fondo depende únicamente del potencial gravitatorio de la masa del primer plano, este fenómeno se puede utilizar para limitar el modelo de masa de las flens. Con las restricciones de múltiples imágenes o arcos, se puede optimizar un modelo de masa propuesto para que se ajuste a los observables. Las estructuras subgalácticas que actualmente interesan a los astrónomos que utilizan el efecto de lente son la distribución de masa central y los halos de materia oscura . [6]

Retrasos de tiempo

Como los rayos de luz recorren diferentes caminos para producir múltiples imágenes, se retrasarán debido a potenciales locales a lo largo de los caminos de la luz. Las diferencias de retardo temporal de las diferentes imágenes se pueden determinar mediante el modelo de masas y el modelo cosmológico . Por lo tanto, con los retrasos temporales observados y el modelo de masas restringido, se pueden inferir constantes cosmológicas como la constante de Hubble . [7]

Galería

Referencias

  1. ^ Mediavilla, Evencio (2016). Aplicaciones astrofísicas de las lentes gravitacionales . Cambridge University Press . ISBN 978-1-107-07854-3.
  2. ^ Bernstein, GM; Tyson, JA; Kochanek, CS (1993). "Un gran arco en el sistema de lentes gravitacionales 0957 + 561". The Astronomical Journal . 105 : 816. Bibcode :1993AJ....105..816B. doi :10.1086/116474. ISSN  0004-6256.
  3. ^ Wang, Lin; Shu, Yiping; Li, Ran; Zheng, Zheng; Wen, Zhonglue; Liu, Guilin (28 de marzo de 2017). "SDSS J1640+1932: un espectacular sistema de lentes fuertes de galaxias y cuásares". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 468 (3). Oxford University Press (OUP): 3757–3763. arXiv : 1703.07495 . Bibcode :2017MNRAS.468.3757W. doi : 10.1093/mnras/stx733 . ISSN  0035-8711.
  4. ^ Collett, Thomas E. (2015). "La población de lentes fuertes entre galaxias en los próximos estudios de imágenes ópticas". The Astrophysical Journal . 811 (1): 20. arXiv : 1507.02657 . Bibcode :2015ApJ...811...20C. doi :10.1088/0004-637X/811/1/20. ISSN  1538-4357. S2CID  55417261.
  5. ^ Martes, Hailey Rose McLaughlin (22 de diciembre de 2020). "El Hubble capta una imagen clara de un 'anillo fundido'". Astronomy.com .
  6. ^ Kochanek, CS (2006). "Lente gravitacional fuerte". Lente gravitacional: fuerte, débil y micro . Cursos avanzados de Saas-Fee. Vol. 33. págs. 91–268. doi :10.1007/978-3-540-30310-7_2. ISBN 978-3-540-30309-1.
  7. ^ Courbin, Federico; Minniti, Dante (2002). Lentes gravitacionales: una herramienta astrofísica . Apuntes de conferencias de física. vol. 608.doi : 10.1007 /3-540-45857-3. ISBN 978-3-540-44355-1. ISSN  0075-8450.
  8. ^ "Mirando hacia el pasado". www.spacetelescope.org . Consultado el 21 de enero de 2019 .
  9. ^ "Gravedad asombrosa". www.spacetelescope.org . Consultado el 10 de septiembre de 2018 .
  10. ^ Jenner, Lynn (22 de septiembre de 2021). "La instantánea del Hubble de la galaxia "Anillo fundido" impulsa una nueva investigación". NASA .