ASTRONOMÍA. El telescopio Euclid capta la deformación del espacio-tiempo en un anillo cósmico perfecto

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Euclid, un telescopio espacial cuya misión es descubrir los secretos de la materia oscura y la energía oscura, ya ha hecho un descubrimiento sorprendente: un anillo de Einstein perfectamente formado escondido en una galaxia conocida.

14 febrero 2025.- Este extraño fenómeno, predicho por la teoría de la relatividad de Einstein, revela el poder de las lentes gravitacionales, lo que permite a los científicos vislumbrar galaxias lejanas que de otro modo serían invisibles. El hallazgo es un testimonio de las capacidades revolucionarias de Euclid y sugiere un futuro lleno de sorpresas cósmicas aún mayores.

Euclid se lanzó el 1 de julio de 2023, dando inicio a su misión de seis años para explorar el universo oscuro. Antes de que la nave espacial pudiera comenzar su estudio completo, los científicos e ingenieros en la Tierra necesitaban asegurarse de que todos los sistemas funcionaran correctamente. Como parte de esta fase de prueba inicial, Euclid envió sus primeras imágenes en septiembre de 2023. Estas imágenes iniciales fueron borrosas intencionalmente para fines de calibración, pero una llamó la atención del científico del Archivo Euclid Bruno Altieri. Dentro de los datos borrosos, notó algo inusual, posiblemente un fenómeno cósmico raro, y decidió investigar más a fondo.

“Veo los datos de Euclid a medida que llegan”, explica Altieri. “Incluso desde esa primera observación, pude verlo, pero después de que Euclid hiciera más observaciones de la zona, pudimos ver un anillo de Einstein perfecto. Para mí, que siempre he tenido interés en las lentes gravitacionales, eso fue asombroso”.

El anillo de luz que rodea el centro de la galaxia NGC 6505, captado por el telescopio Euclid de la ESA, es un ejemplo impresionante de un anillo de Einstein. NGC 6505 actúa como una lente gravitacional, doblando la luz de una galaxia que se encuentra muy detrás de ella. La alineación casi perfecta de NGC 6505 y la galaxia de fondo ha doblado y magnificado la luz de la galaxia de fondo formando un anillo espectacular. Einstein fue el primero en teorizar sobre la existencia de este extraño fenómeno en su teoría general de la relatividad. Este amplio campo muestra el halo estelar extendido de NGC 6505 y muestra el anillo de Einstein, rodeado de estrellas coloridas en primer plano y galaxias de fondo. Fuente: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, procesamiento de imágenes por J.-C. Cuillandre, G. Anselmi, T. Li

Un descubrimiento cósmico poco común

Este anillo de Einstein, un ejemplo raro y sorprendente de lente gravitacional, había estado oculto a simple vista en una galaxia cercana. Conocida como NGC 6505, la galaxia se encuentra a unos 590 millones de años luz de la Tierra, relativamente cerca en términos cósmicos. Gracias a los instrumentos avanzados de alta resolución de Euclid, esta es la primera vez que se ha detectado el anillo luminoso alrededor de su centro.

El Anillo de Einstein, un fenómeno extremadamente raro, resultó estar escondido a plena vista en una galaxia no muy lejana. La galaxia, llamada NGC 6505, está a unos 590 millones de años luz de la Tierra, un tiro de piedra en términos cósmicos. Pero esta es la primera vez que se detecta el anillo de luz que rodea su centro, gracias a los instrumentos de alta resolución de Euclid.

El anillo que rodea a la galaxia del primer plano está formado por la luz de una galaxia más brillante que se encuentra más alejada. Esta galaxia del fondo se encuentra a 4.420 millones de años luz de distancia y su luz ha sido distorsionada por la gravedad en su camino hacia nosotros. La galaxia lejana no ha sido observada antes y aún no tiene nombre.

Para comprender mejor el Universo oscuro, la sonda Euclid de la ESA medirá un fenómeno conocido como "lente débil", basado en el principio de lente gravitacional. Fuente: ESA

Cómo Einstein predijo el anillo

“El anillo de Einstein es un ejemplo de lente gravitacional fuerte ”, explica Conor O’Riordan, del Instituto Max Planck de Astrofísica (Alemania) y autor principal del primer artículo científico que analiza el anillo. “Todas las lentes fuertes son especiales, porque son muy raras y resultan increíblemente útiles desde el punto de vista científico. Esta es particularmente especial, porque está muy cerca de la Tierra y la alineación la hace muy hermosa”.

La teoría general de la relatividad de Albert Einstein predice que la luz se curvará alrededor de los objetos en el espacio, de modo que estos la enfocarán como una lente gigante. Este efecto de lente gravitacional es mayor para los objetos más masivos (galaxias y cúmulos de galaxias). Esto significa que a veces podemos ver la luz de galaxias distantes que de otro modo estarían ocultas.

Si la alineación es la correcta, la luz de la galaxia fuente distante se curva para formar un anillo espectacular alrededor del objeto en primer plano. Estos anillos de Einstein son un rico laboratorio para los científicos. Estudiar sus efectos gravitacionales puede ayudarnos a aprender sobre la expansión del Universo, detectar los efectos de la materia oscura invisible y la energía oscura e investigar la fuente de fondo cuya luz se curva por la materia oscura que se encuentra entre nosotros y la fuente.

Cuando observamos una galaxia lejana con nuestro telescopio, su luz puede encontrarse con otra galaxia en su camino hacia nosotros. La galaxia en primer plano actúa como una lupa, doblando los rayos de luz que viajan debido a su gravedad. Esto se llama efecto de lente gravitacional. Si la galaxia de fondo, la galaxia que actúa como lente gravitacional y el telescopio están perfectamente alineados, la imagen aparece como un anillo, llamado anillo de Einstein. La existencia de los anillos de Einstein fue teorizada por primera vez por Einstein en su teoría general de la relatividad. Fuente: ESA

Una sorpresa en una galaxia conocida

“Me parece muy interesante que este anillo haya sido observado dentro de una galaxia bien conocida, descubierta por primera vez en 1884”, afirma Valeria Pettorino, científica del proyecto Euclid de la ESA. Los astrónomos conocen la galaxia desde hace mucho tiempo, y sin embargo este anillo nunca había sido observado antes. Esto demuestra lo poderoso que es Euclid, encontrando cosas nuevas incluso en lugares que creíamos conocer bien. Este descubrimiento es muy alentador para el futuro de la misión Euclid y demuestra sus fantásticas capacidades.

Al explorar cómo se ha expandido y formado el Universo a lo largo de su historia cósmica, Euclid revelará más sobre el papel de la gravedad y la naturaleza de la energía oscura y la materia oscura. El telescopio espacial cartografiará más de un tercio del cielo, observando miles de millones de galaxias a una distancia de hasta 10 mil millones de años luz. Se espera que encuentre alrededor de 100.000 lentes potentes, pero encontrar una tan espectacular -y tan cerca de casa- es asombroso. Hasta ahora, se conocían menos de 1000 lentes potentes, y se habían obtenido imágenes de aún menos en alta resolución.

Impresión artística de la misión Euclid en el espacio. Euclid está diseñada para mirar a lo largo y ancho del universo y responder a algunas de las preguntas más fundamentales sobre nuestro universo: ¿qué son la materia oscura y la energía oscura? ¿Qué papel desempeñaron en la formación de la red cósmica? La misión catalogará miles de millones de galaxias distantes escaneando el cielo con su sensible telescopio. Fuente: ESA

Aunque este anillo de Einstein es impresionante, la principal tarea de Euclid es buscar los efectos más sutiles de la lente gravitacional débil, donde las galaxias de fondo aparecen solo levemente estiradas o desplazadas. Para detectar este efecto, los científicos necesitarán analizar miles de millones de galaxias. Euclid comenzó su estudio detallado del cielo el 14 de febrero de 2024 y está creando gradualmente el mapa 3D más extenso del Universo hasta el momento. Un hallazgo tan asombroso, tan temprano en su misión, significa que Euclid está en camino de descubrir muchos más secretos ocultos.

Referencia: Reference: “Euclid: A complete Einstein ring in NGC 6505”. 10 February 2025, Astronomy & Astrophysics. DOI: 10.1051/0004-6361/202453014