1998

SUMARIO

Abajo: imagen de la Cruz de Einstein obtenida a partir de observaciones con INTEGRAl. Se pueden apreciar perfectamente resueltas las 4 componentes.

INTEGRAL DESCUBRE UN ARCO DE EMISIÓN EN
LA "CRUZ DE EINSTEIN"

Una de las primeras predicciones de la Teoría General de la Relatividad fue que los campos gravitatorios de algunos objetos podrían desviar los rayos de luz procedentes de un cuerpo lejano generando más de una imagen del mismo. Estos sistemas de imágenes múltiples, conocidos como sistemas lente o espejismos gravitatorios, se producen generalmente cuando una gran concentración de masa (una galaxia o un cúmulo de galaxias) está situada cerca de la línea de visión que conecta al observador con una fuente luminosa distante, casi siempre un cuásar. En este caso, la luz que viaja entre la fuente y el observador puede, debido a la deflexión gravitatoria, seguir diferentes trayectorias, produciendo varias "imágenes" amplificadas de la fuente. Es decir, la concentración de masa actúa como una lente gravitatoria sobre los rayos de luz que proceden de la fuente. Hoy en día se conocen aproximadamente unos 30 sistemas múltiples de cuásares que, con diferentes grados de certeza, parecen ser generados por el efecto lente gravitatoria. Investigadores del IAC han descubierto, desde el Observatorio del Roque de los Muchachos, un arco de emisión en la lente gravitatoria llamada la "Cruz de Einstein", utilizando el sistema de fibras ópticas INTEGRAL desarrollado en el IAC.

Las lentes gravitatorias proporcionan las herramientas más poderosas para medir varios parámetros cosmológicos. En primer lugar, la constante de Hubble, H0, relacionada directamente con la edad del Universo, se puede obtener a partir del retraso en la llegada de la luz en pares de componentes de un cuásar múltiple. Además, el número de lentes gravitatorias descubiertas y confirmadas proporciona importantes restricciones a los modelos cosmológicos actuales, ofreciendo información crucial sobre la densidad de materia del Universo, W0, y la constante cosmológica, l0. La ventaja de estas medidas estriba en su independencia de los restantes métodos astronómicos y físicos.

Entre todas las lentes gravitatorias descubiertas en la actualidad, el sistema de cuatro componentes Q2237+0305 es una de las más interesantes, debido fundamentalmente a la proximidad de la galaxia lente y al alto grado de simetría que presenta. Por tal motivo se conoce también como Cruz de Einstein. Nosotros observamos la Cruz de Einstein el 23 de julio de 1997 en el Observatorio del Roque de los Muchachos. Para ello utilizamos INTEGRAL, un sistema de fibras ópticas que permite realizar espectroscopía en dos dimensiones. INTEGRAL se encuentra situado en el "Telescopio William Herschel" y conecta el foco Nasmyth con el espectrógrafo WYFFOS. Las ventajas de realizar espectroscopía 2D son varias. Por un lado, se pueden obtener simultáneamente los espectros de las distintas componentes, no existiendo diferencias entre ellas debido a cambios en las condiciones atmosféricas o instrumentales. Por otra parte, la espectroscopía 2D permite detectar y estudiar emisiones extensas en sistemas lente gravitatoria.

Como consecuencia de nuestras observaciones hemos obtenido espectros de la región de Q2237+0305, que pudieron ser reconstruidos para mostrar imágenes del sistema en el continuo. En ellas, las cuatro componentes aparecen bien separadas, obteniendo una diferencia media entre las posiciones de las imágenes medidas con INTEGRAL y las observadas con el "Telescopio Espacial Hubble" de 0".07 en Ascensión Recta y de 0".02 en Declinación. Este resultado es una prueba indirecta de la precisión de nuestra fotometría y muestra la utilidad de INTEGRAL para la realización de imágenes.

Imagen de la Cruz de Einstein en la línea CIII l1909Å a partir de observaciones con INTEGRAL.

Imagen de la Cruz de Einstein en el continuo a partir de observaciones con INTEGRAL.

Sin embargo, el resultado realmente sorprendente surgió cuando reconstruimos el mapa de la región que contiene a Q2237+0305 utilizando únicamente la línea CIII l1909Å de nuestros espectros. Gracias a ello descubrimos un arco de emisión extensa que conecta las componentes A, D y B de la Cruz de Einstein, fenómeno no observado hasta la fecha. Este arco se puede interpretar, de acuerdo con la localización de las cuatro imágenes compactas del sistema, como emisión procedente de una región extensa en la galaxia que alberga al cuásar fuente que ha sufrido el efecto de lente gravitatoria debido a la galaxia que actúa como lente. Con el fin de comprobar esta hipótesis desarrollamos un modelo teórico considerando únicamente las posiciones de las imágenes en los mapas del continuo y sin utilizar información alguna concerniente a la emisión extensa. El resultado es que nuestro modelo puede reproducir también de forma cualitativa el arco observado como una imagen de una región circular extensa, centrada en la fuente puntual del continuo, con un radio de unos 400 h-1 pc. Este tamaño correspondería a una fracción significativa de la galaxia anfitriona en la que podría estar produciéndose una formación estelar masiva.

Nuestras observaciones aportan un nuevo tipo de lente gravitatoria al dominio observacional. En ellas la galaxia lente está produciendo imágenes de la región de líneas estrechas de la galaxia que alberga al cuásar. Este tipo de estudios pueden permitir resolver la estructura de los cuásares y ayudar a la realización de modelos teóricos de los sistemas lente gravitatoria. Esperamos que trabajos de este tipo estimulen el uso rutinario de INTEGRAL.