- Título del artículo original: “An individual star at redshift 1.5 extremely magnified by a galaxy-cluster lens“
- Autores: P. L. Kelly, J. M . Diego, S. Rodney et al.
- Institución del primer autor: University of California, Berkeley, USA.
- Estado de la publicación: Enviado a Nature, acceso limitado (con versión disponible en arXiv, enlace superior)
- Astrobite original: The Farthest Star Ever Seen por Gourav Khullar
Escribo esta astrobito en mi sala, con la gran ayuda de los lentes que llevan mis anteojos. Es una cosa maravillosa – un par de anteojos. Durante la última década, un par de anteojos me han sido necesarios para observar las maravillas del mundo (y del universo, ahora que el estudio de la astrofísica me permite hacerlo a gusto). Entonces, imaginen mi sorpresa cuando me encontré con el equivalente cósmico de mis anteojos ¡y qué maravillosos son! Los lentes gravitacionales son algunas de las estructuras más masivas del universo, enseñándonos sobre los objetos más distantes y más masivos del cosmos.
Los lentes gravitacionales, son un fenómeno predicho por la teoría de la relatividad general de Albert Einstein , donde un objeto masivo crea un pozo de potencial gravitacional en el espacio que ocupa. Cada partícula que pasa a través de este pozo potencial seguirá un camino distorsionado, ya que este pozo potencial está esencialmente modificando el camino disponible para las partículas en sí. Esta “distorsión” también aplica a los fotones. Por ende, incluso la luz que proviene de objetos de fondo -como una estrella o una galaxia- se distorsiona (o se dobla) de camino hacia nosotros, si encuentra una “lente gravitacional”. El efecto fue detectado por primera vez por Sir Arthur Eddington en 1919 a través de observaciones del mismo pedazo de cielo; tanto en la noche, así como en el día detrás del sol – la idea era comprobar si el sol doblaba la luz procedente de las estrellas detrás de él, observando el pedazo de cielo alrededor del sol durante un eclipse solar. Las ligeras distorsiones – al igual que una lupa regular o un par de lentes de corrección de la miopía causaría – fueron encontradas, ¡y el lente gravitacional se observó por primera vez! Desde entonces, hemos descubierto múltiples estructuras gigantescas que actúan como lentes. Dado que este efecto se basa en un objeto que crea distorsiones en el espacio alrededor del mismo que son proporcionales a la masa que contienen. En otras palabras, mientras más masivo es el objeto, mayor es el efecto distorsionador. Por lo tanto, la mayoría de los lentes que se han estudiando bien hasta el momento son galaxias, o incluso cúmulos de galaxias que son los objetos más masivos colapsados en el universo. Para más detalles, echa un vistazo al siguiente video (Créditos: ESO).
Fig. 2. Imagen de las observaciones SN Refsdal iniciales a través del Telescopio Espacial Hubble, así como la recién descubierta estrella ampliada LS1.
De las observaciones de Hubble, de una imagen de supernova a través de lentes gravitacionales, Kelly et al. fueron exitosos en observar otro objeto extremadamente fascinante- una fuente de luz azul no identificada, cuyo flujo se mantuvo fluctuante. Al tomar el espectro de ese objeto, llegaron a la conclusión de que era una estrella tipo B, ¡cuya luz fue ampliada aproximadamente 2000 veces en su camino hacia nosotros! En comparación, se espera que una galaxia típica sea aumentada ~ 50 veces. Lo que hace que este objeto sea sin duda una estrella son características específicas que se ven en los espectros, es decir, la enorme caída de flujo alrededor de una longitud de onda de reposo de ~ 3650 Å (Angstroms) llamada la ruptura de Balmer. Además, dado que la enorme caída de flujo se ve realmente a una longitud de onda mucho más alta, que permite calcular el “redshift”, o la distancia del objeto. Resulta que esta estrella, llamada LS1, está en un redshift de ~ 1.5, la estrella más lejana jamás descubierta. Para el contexto, el 99% de las estrellas que ves en el cielo nocturno, están dentro de la Vía Láctea. La estrella más lejana que hemos descubierto hasta ahora, se encuentra en una galaxia cercana a unos pocos cientos de miles de años luz de distancia. ¡La distancia recorrida por la luz de LS1, por otra parte, es 9 mil millones años luz!
Fig 3. La distribución de energía espectral completa (o un mapa de flujo) de la estrella observada LS1. Usted puede ver que diferentes modelos de estrellas con diferentes temperaturas y propiedades se han ajustado a las observaciones, con el fin de determinar la naturaleza de la débil estrella azul. La ruptura de Balmer se puede ver en ~ 9000Å en lugar de estar localizado el marco de reposo de ~ 3650Å, correspondiente a un desplazamiento al rojo de ~ 1,5.
También se han observado otras propiedades de la estrella: su temperatura (~ 11000 K), su velocidad transversal o movimiento en el cielo (~ 1000 km/s) y la razón por la cual esta estrella se magnificó en la medida en que lo hizo. Con respecto a la construcción de modelos de masa de galaxias (o cúmulos) que podrían causar un lente gravitacional, hay ciertas superficies alrededor de la lente que se llaman “cáusticos”. ¡Estas superficies corresponden a una ampliación “matemáticamente infinita” en modelos de lentes ideales; y si un objeto está presente en estas superficies únicas, incluso un objeto muy tenue, puede salir en observaciones de lente! LS1 no es diferente – los modelos construidos en este documento sugieren exactamente eso. Este estudio también calcula la probabilidad de que una estrella se encuentre sobre una cáustica, así como la probabilidad de que una estrella caliente tan grande exista en el fondo a esa distancia. No hace falta mencionar que observar una estrella tan lejana puede revelar volúmenes sobre la naturaleza de la población estelar en “redshifts” altos, así como probar los modelos de lente gravitacional a sus extremos.
Mantenga un ojo abierto para más de esto en un futuro próximo. ¡Después de todo, es la estrella más lejana jamás vista por un humano!
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