A veces hay una alineación casual, lejana en el universo, donde los objetos están separados por distancias inimaginables medidas en miles de millones de años luz, cuando un cúmulo de galaxias en primer plano cruza la luz de un objeto aún más distante. La conjunción juega trucos visuales, donde el cúmulo de galaxias actúa como una lente y parece magnificar y doblar la luz distante.
La rara alineación cósmica puede mostrar el universo distante. Ahora, los astrónomos se han topado con una sorpresa: han detectado la lupa cósmica más distante hasta el momento.
Visto como se veía hace 9.600 millones de años, esta galaxia elíptica monstruosa rompe el récord anterior en 200 millones de años luz. Se está doblando, distorsionando y magnificando la galaxia espiral distante, cuya luz ha tardado 10.700 millones de años en llegar a la Tierra.
"Cuando miras hace más de 9 mil millones de años en el universo primitivo, no esperas encontrar este tipo de lente galaxia-galaxia en absoluto", dijo el investigador principal Kim-Vy Tran de la Universidad Texas A&M en un comunicado de prensa del Hubble.
“Imagina sostener una lupa cerca de ti y luego moverla mucho más lejos. Cuando miras a través de una lupa sostenida a la distancia del brazo, las posibilidades de que veas un objeto agrandado son altas. Pero si mueve la lupa por la habitación, sus posibilidades de ver la lupa casi perfectamente alineada con otro objeto más allá disminuyen ".
El equipo estaba estudiando la formación de estrellas en los datos recopilados por el Observatorio W. M. Keck en Hawai, cuando encontraron una fuerte detección de gas de hidrógeno caliente que parecía surgir de una galaxia elíptica masiva y brillante. Al equipo le pareció extraño. El hidrógeno caliente es un claro signo del nacimiento de una estrella, pero se detectó en una galaxia que parecía demasiado vieja para formar nuevas estrellas.
"Estaba muy sorprendido y preocupado", recordó Tran. "Pensé que habíamos cometido un gran error con nuestras observaciones".
Así que Tran buscó en las imágenes archivadas del Hubble, que revelaron un objeto azul manchado junto al elíptico más grande. Era la clara firma de una lente gravitacional.
"Descubrimos que la luz de la galaxia de lentes y de la galaxia de fondo se mezclaba con los datos terrestres, lo que nos confundía", dijo la coautora Ivelina Momcheva, de la Universidad de Yale. “Los datos espectroscópicos de Keck insinuaron que algo interesante estaba sucediendo aquí, pero solo con la espectroscopía de alta resolución de Hubble pudimos separar la galaxia de lente de la galaxia de fondo más distante y determinar que los dos estaban a diferentes distancias. Los datos del Hubble también revelaron el aspecto revelador del sistema, con la lente de primer plano en el medio, flanqueada por un arco brillante en un lado y una mancha débil en el otro, ambas imágenes distorsionadas de la galaxia de fondo. Necesitábamos la combinación de imágenes y espectroscopía para resolver el rompecabezas ”.
Al medir la intensidad de la luz de la galaxia de fondo, el equipo pudo medir la masa total de la galaxia gigante. En general, pesa 180 mil millones de veces más que nuestro Sol. Aunque esto puede parecer grande, en realidad pesa cuatro veces menos que la galaxia de la Vía Láctea.
"Conocemos cientos de galaxias de lentes, pero casi todas están relativamente cerca, en términos cósmicos", dijo el autor principal Kenneth Wong del Instituto de Astronomía y Astrofísica de la Academia Sínica. “Encontrar una lente tan lejana como esta es un descubrimiento muy especial porque podemos aprender sobre el contenido de materia oscura de las galaxias en el pasado distante. Al comparar nuestro análisis de esta galaxia de lentes con las lentes más cercanas, podemos comenzar a comprender cómo ha evolucionado ese contenido de materia oscura con el tiempo ”.
Curiosamente, la galaxia lente tiene bajo peso en términos de su contenido de materia oscura. En el pasado, los astrónomos asumieron que la materia oscura y la materia normal se acumulan igualmente en una galaxia con el tiempo. Pero esta galaxia sugiere que este no es el caso.
Los resultados del equipo aparecieron en la edición del 10 de julio de The Astrophysical Journal Letters y están disponibles en línea.
