CienciaNebulosa

Es viernes por la madrugada, vas regresando de una fiesta que ha estado épica y sin duda tomaste una o dos copas de más. Mientras vas caminando a tu casa observas el cielo. Te percatas de algo tan extraño que te hace prometer a ti mismo que nunca más volverás a beber una sola cerveza:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

El Universo por fin  me sonríe.

 

 

Talvez estarías pensando que has perdido por fin la cabeza al ver que el Universo te está sonriendo, literalmente. Pero lo que habrías visto no es otra cosa que uno de mis fenómenos favoritos del cosmos: una lente gravitacional.

 

 

Las lentes gravitacionales son consecuencia de la geometría del espacio-tiempo y fueron predichas mucho antes de ser observadas; por Albert Einstein, en su teoría de la Relatividad general.

 

 

En realidad no podrías ver una lente gravitacional a simple vista desde la Tierra por que sólo se producen en objetos de espacio profundo como galaxias distantes, accesibles solamente a través de los grandes telescopios. Sin embargo se conocen gran cantidad de ejemplos de lente gravitacional y son de gran ayuda en cosmología y astrofísica; además de tener profundas consecuencias al demostrar cómo funciona el Universo. ¿Interesad@? Pues entremos en contexto un poco.

 

 

El pez se ha dado cuenta de que vive en una pecera.

 

Antes del siglo XX la humanidad desconocía la naturaleza del espacio. Las leyes de Isaac Newton para la gravitación universal dominaban el pensamiento científico ya que predecían con gran exactitud la mayoría de fenómenos observados concernientes a la gravedad. Sin embargo, sufría de algunos fallos que no podían dejarse pasar (el más conocido era el de la órbita del planeta Mercurio, cuyo extraño comportamiento no lograba explicar).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vete a casa Orbita de Mercurio, ya estás borracha (el perihelio de

la órbita de Mercurio se desplaza 2 grados cada siglo).

 

 

Entonces en 1915 llega un jovencillo llamado Albert Einstein cuya explicación de la gravedad contradice en muchos aspectos la visión que Newton nos había implantado hace más de 200 años.

 

 

En su teoría, nos dice que la gravedad no es una fuerza como tal, sino la consecuencia de que los cuerpos sigan una trayectoria a través de un espacio que se encuentra curvado, distorsionado. Dicha distorsión en el espacio sería causada por una propiedad de todos los cuerpos llamada Masa, de la que depende la cantidad de materia y energía en ellos.

 

 

Debido a que el espacio estaría curvado, cualquier onda o partícula que viajase a través del mismo, se vería desviada con respecto a la recta aparente. Es decir, sin importar si tuviesen masa o no, tanto un rayo de luz como un gato, sufrirían los estragos de la gravedad (aunque en diferentes proporciones).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

“Soy un gato y apruebo este mensaje” –Señor Botones.

 

 

De esta forma la gravedad ya no era explicada como una fuerza instantánea viajando a través del espacio ejercida sobre los objetos, si no como una distorsión del propio espacio que se propaga a una velocidad finita, la velocidad de la luz. Einstein había desmontado a Newton.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K.O. para Isaac Newton.

 

 

A pesar de que el buen Alberto publicó su teoría en 1915, no fue hasta cuatro años después que lograría la fama mundial al comprobarse experimentalmente sus conclusiones.

 

 

Según esto, el sol debería distorsionar el espacio de manera casi imperceptible pero medible. Esta distorsión curvaría la luz de las estrellas que están detrás de él, con respecto a la Tierra, haciendo parecer que cambian de posición mientras el sol pasa frente a ellas. El problema era que el sol es demasiado brillante (y el cambio de posición de las estrellas en realidad es diminuto), por lo que nunca se había puesto demasiada atención a este fenómeno.

 

 

En 1919 se envió una expedición a comprobar este fenómeno durante un eclipse de sol. En el eclipse, la luna cubriría de manera significativa el brillo del sol, haciendo más fácil la detección del movimiento aparente de las estrellas de fondo.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Eclipse de sol.

 

 

Cual fue la sorpresa de todos al descubrir que Einstein siempre tuvo la razón. El sol curvaba el espacio a su alrededor, haciendo que la luz de las estrellas de fondo cambiara ligeramente de posición durante el eclipse solar. El espacio en realidad está distorsionado debido a la masa de los cuerpos celestes.

 

 

Es como si un pez al fin se diera cuenta que ha estado viviendo en una pecera toda su vida.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La luz de las estrellas de fondo se ven desviadas al

pasar cerca del campo gravitatorio del Sol.

 

 

¿Qué es un lente gravitacional?

 

Una de las muchas extrañas consecuencias predichas en la teoría de la Relatividad general era la formación de regiones en el espacio tan distorsionadas por la gravedad, que parecería que se ha puesto una lupa gigantesca en el medio.

 

 

La luz siempre se propaga siguiendo la trayectoria geodésica del espacio (la trayectoria más corta entre dos puntos, la línea recta). Pero ¿Qué pasa entonces si el espacio mismo presenta una curvatura? Pues entonces la línea geodésica tendrá que curvarse también.

 

 

El efecto de lente gravitacional se genera cuando un objeto muy masivo (como una galaxia, un cúmulo de materia oscura, una estrella de neutrones o un agujero negro) se encuentra entre la Tierra y otro objeto lejano (como una estrella muy brillante, un quásar u otra galaxia). Desde nuestro punto de vista, el objeto muy masivo se verá rodeado por la luz del objeto lejano formando un anillo de luz (este efecto se conoce como Anillo de Einstein) o en algunos casos, se generarán varias imágenes del objeto lejano alrededor del objeto masivo de en medio (este efecto se conoce como Cruz de Einstein. Súper creativos con los nombres, ya sé).

 

 

Desde nuestro punto de vista parecerá como si la luz se hubiera curvado, de esta manera:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La luz de una galaxia lejana que pasa por un costado de la galaxia intermedia

desvía su trayectoria hacia nosotros por ambos lados. El resultado es

un anillo curioso, con la galaxia intermedia al centro.

 

 

Fue sólo cuestión de tiempo (y de desarrollo en la tecnología de los telescopios) para que empezáramos a encontrar montones de estos efectos en el espacio exterior. Debido a que este efecto no sólo afecta la luz visible, si no todas las frecuencias de onda electromagnética, es usado frecuentemente en cosmología para formar mapas del espacio, detectar agujeros negros o incluso encontrar aglomeraciones de materia oscura (de lo que ya hablaré en otro momento).

 

 

Acá les dejo la dirección web de un simulador gratuito donde puedes jugar con los valores de los objetos que crean una lente gravitacional, y ver el resultado: http://spiff.rit.edu/classes/phys230/lectures/planets/Lens_Nav.swf

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Variedad de Anillos de Einstein hallados en espacio profundo por el

telescopio espacial Hubble. Para que el anillo sea cerrado, los tres cuerpos deben estar

perfectamente alineados (la Tierra, el objeto masivo intermedio y el objeto

lejano). De no ser así, el anillo será parcial.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cruz de Einstein, en realidad es una galaxia distante rodeada por

cuatro imágenes del mismo quásar (estrella de

neutrones), debido al efecto de lente gravitacional.

 

 

La consecuencia filosófica de haber hallado estos efectos en el espacio es asombrosa. Hace tan sólo 200 años ¿Quién hubiera imaginado ni en sus sueños más locochones que vivimos en un Universo donde ni el tiempo ni el espacio son algo absoluto ni inmutable?

 

 

¡En realidad el espacio se encuentra distorsionado por la masa!

 

 

Una vez más Einstein demuestra ser el jefe. 

 

 

 

 

 

Referencias:

https://es.wikipedia.org/wiki/Anillo_de_Einstein

https://es.wikipedia.org/wiki/Lente_gravitacional

https://es.wikipedia.org/wiki/Geod%C3%A9sica

https://es.wikipedia.org/wiki/Introducci%C3%B3n_a_la_relatividad_general