En una presentación en la reunión de la American Astronomical Society esta semana y en un artículo relacionado en el último número de la revista Nature, los investigadores dicen que hasta el 20 por ciento de las galaxias más distantes actualmente detectadas aparecen más brillante de lo que realmente son, debido a un efecto llamado " lente gravitacional fuerte".
El descubrimiento podría cambiar las ideas de los astrónomos sobre cómo se formaron las galaxias en el universo temprano. También será importante en la planificación sobre el uso eficaz del telescopio James Webb Space Telescope (JWST) de la Nasa para la caza de galaxias muy distantes.
El investigador principal Stuart Wyithe de la Universidad de Melbourne calculó el efecto de lente a diferentes distancias.Wyithe y Haojing Yan, estudiante postdoctoral en el Centro de Cosmología y Física de Astro-partículas de la Ohio State University, han colaborado con Rogier Windhorst en la Arizona State University y Shude Mao, de la Universidad de Manchester y de la Academia China de Ciencias.
esta imágen compuesta a color del campo ultra profundo del Hubble muestra con circulos color verde las localizaciones de las galaxias candidatas(que son lenteadas) con un corrimiento al rojo de z~8,mientras las candidatas con más alto corrimiento al rojo están en circulos rojos.La distancia estimada a estas candidatas no ha sido confirmada espectrocópicamente.Alrededor de 20 a 30 por ciento de estas galaxias candidatas con alto z están muy cerca de las galaxias de primer plano , lo cual es consistente con la predicción de que una significativa fracción de galaxias con muy alto corrimiento al rojo están gravitacionalmente lenteadas por galaxias de primer plano individuales.Esto ayudará como una guía para futuras observaciones planeadas con el telescopio espacial James Webb cuando entre en funcionamiento.Credito: NASA/ESA/S. Wyithe (University of Melbourne), H. Yan (Ohio State University), R. Windhorst (Arizona State University), and S. Mao (Jodrell Bank Center for Astrophysics, and National Astronomical Observatories of China).
este diagrama ilustra como el efecto de lente gravitacional por las galaxias de primer plano afecta la apariencia de las más distantes galaxias de fondo.Esto significa que hasta el 20 por ciento de las más distantes galaxias actualmente detectadas aparecerán más brillantes debido a que su luz está siendo amplificada por el efecto de intensos campos gravitacionales de primer plano.Credito: NASA, ESA, and A. Feild (STScI).
Yan informa que los astrónomos saben desde hace tiempo acerca de las lentes gravitacionales fuertes, pero pensaron que sólo ocurría rara vez y no tendría ningún impacto real en los estudios de las galaxias.
"Por un lado, las lentes son buenas para nosotros ya que nos permiten detectar galaxias que de otro modo serían invisibles, pero por otra parte, tendremos que corregir nuestros estudios para obtener recuentos precisos", dice Yan.
Desde nuestro punto de vista desde la Tierra, si una galaxia lejana y una cercana galaxia se alinean en el cielo, la gravedad de la galaxia más cercana dobla la luz de la galaxia lejana, como si la galaxia más cercana fueron una lupa o lente.
Einstein predijo hace décadas que la gravedad puede curvar la luz, y los astrónomos desde entonces han demostrado que ello es correcto. De hecho, los astrónomos modernos explotan el efecto para encontrar objetos distantes que de otra manera serían invisibles, tales como los planetas que orbitan otras estrellas.
Y en este caso, un análisis estadístico reveló que el efecto de lente gravitatoria está abrillantando las galaxias lejanas que de otro modo serían demasiado débiles para ver.
Ahora que los astrónomos son conscientes del efecto, lo pueden utilizar en su beneficio.
"Sólo tenemos que ser conscientes de que estamos mirando a través de 'lentes'", dijo Yan. "Tome un vidrio de aumento real como ejemplo: a través de la lente podemos ver más detalles de un objeto - que es una buena cosa - pero usted debe saber que todos esos detalles no tienen en realidad los tamaños que se ven, porque estás mirando a través de una lente de aumento. Lo mismo es cierto cuando estamos viendo las galaxias ".
"Prevemos que las galaxias en el universo más remoto sólo pueden ser siempre visible para nosotros porque se amplían de este modo", añade.
Yan es parte de un equipo internacional de astrónomos que utilizan el Telescopio Espacial Hubble para sondear el universo distante. Ellos analizan las imágenes del Hubble Ultra Deep Field (HUDF), una colección de las imágenes más lejanas del universo jamás tomadas.
El estudio mira hacia atrás en el tiempo hace 13 mil millones de años, cuando el universo tenía menos de mil millones de años.Los astrónomos quieren saber cuántas galaxias eran brillantes o débiles cuando el universo aún estaba en la etapa infantil. Por lo que cualquier aumento de aquellas galaxias influenciará sobre la capacidad de los astrónomos de juzgar.
Incluso a través de los ojos del Hubble, estas galaxias lejanas se ven muy pequeñas, por lo que es difícil saber cuáles han sido magnificada. Sin embargo, recuentos del estudio del HUDF son fundamentales para la comprensión científica de cómo las galaxias se formaron y evolucionaron.
"A pesar de que todavía no tenemos un instrumento para detectar directamente la " firma " de una lente para apoyar de forma inequívoca nuestra predicción, ahora tenemos alguna evidencia indirecta, provisional de que el número de galaxias lentes podrían ser elevadas al mirar en los inicios del universo," Yan , dice. "La asociación aparente de galaxias muy lejanas a las galaxias en primer plano es la clave."
A veces, el efecto de lente gravitacional distorsiona la apariencia de una galaxia, o altera su brillo. Otras veces, la lente divide la luz de la lejana galaxia, para que dos o más galaxias se formen alrededor de la lente, cuando en realidad sólo hay una.
De hecho, Yan y sus colegas comenzaron este trabajo con el fin de entender por qué muchas de las galaxias lejanas que observaron en las imágenes del estudio HUDF parecen estar situadas cerca de la línea de visión de las galaxias en primer plano.
A través de un análisis estadístico, se determinó que las lentes gravitacionales fuertes es la explicación más probable.
Yan hizo hincapié en que la estimación de 20 por ciento es una primera, y podría cambiar en el futuro.
"Queremos dejar claro que la magnitud del efecto depende de una serie de factores inciertos. Si, por ejemplo, las galaxias muy distantes son mucho más débiles que sus contrapartes cercanas , pero mucho más numerosas, la mayoría de tales galaxias distantes que se detectarían en un futuro próximo podrían ser aquellas que son lenteadas", dice.
Según Yan y sus colegas, el efecto de lente gravitatoria en los estudios de galaxia será aún mayor en los estudios futuros.
Exactamente cuán abierta es esta cuestión, Yan dice que sólo el Telescopio Espacial James Webb (JWST), previsto para el finales de esta década, podría proporcionar una respuesta decisiva.
El descubrimiento de Yan sugiere que cuando los astrónomos usen el JWST para buscar galaxias lejanas, se debería buscar cerca de las galaxias en primer plano.
"A la resolución del Hubble, uno literalmente, no puede ver en su totalidad el " bosque de árboles “ a estas extremas distancias. Únicamente el Telescopio Espacial James Webb tendrá la exquisita resolución y sensibilidad para desentrañar estos objetos muy distantes de las galaxias lentes de primer plano '', añade Windhorst.
"Esto también significa que el JWST tiene que tener una resolución muy buena, de modo que las galaxias no se mezclen", dice Mao.
Los fondos para este trabajo provinieron del Consejo Australiano de Investigación, del Space Telescope Science Institute, y la NASA .
leer el estudio AQUÏ
fuente de la información:
http://www.nasa.gov/mission_pages/hubble/science/strong-lensing.html
