Fotos tomadas por el Telescopio espacial James Webb (JWST) han revelado el ejemplo más distante de un «anillo de Einstein» jamás creado. El halo de luz distorsionada que bate récords, ubicado a 21 mil millones de años luz de distancia, es excepcionalmente perfecto y rodea una galaxia misteriosamente densa.
Un anillo de Einstein es un tipo extremadamente raro de objeto con lentes gravitacionales que fue predicho por primera vez por Albert EinsteinEs teoría de la relatividad. Las lentes gravitacionales ocurren cuando la inmensa la gravedad de un objeto masivo en primer plano, como un cúmulo de galaxias o un agujero negro, distorsiona el espacio-tiempo a su alrededor; La luz de objetos más distantes, como galaxias o supernovas, que pasa a través de este espacio-tiempo distorsionado también aparece doblada y distorsionada desde nuestra perspectiva en la Tierra.
Este efecto también amplifica la luz del objeto deseado, de la misma manera que funciona una lupa, lo que permite a los astrónomos estudiar objetos distantes con mayor detalle de lo que normalmente es posible. La mayoría de los objetos con lentes gravitacionales. formar arcos o anillos parciales que rodean el objeto en primer plano. Pero un verdadero anillo de Einstein forma un círculo completo alrededor de la entidad más cercana, lo que sólo es posible cuando el objeto distante, el objeto en primer plano y el observador están perfectamente alineados.
En un nuevo estudio subido el 14 de septiembre al servidor de preimpresión arXiv y aceptado para su publicación en la revista Nature Astronomy, los investigadores descubrieron el nuevo anillo extrañamente circular de Einstein, llamado JWST-ER1, dentro del Encuesta COSMOS-Webun mapa detallado de más de 500.000 galaxias capturado durante una observación continua del JWST de 200 horas.
JWST-ER1 consta de dos partes: JWST-ER1g, la galaxia compacta que sirve como objeto de lente en primer plano; y JWST-ER1r, luz de una galaxia más distante que forma el anillo brillante. JWST-ER1g se encuentra a unos 17 mil millones de años luz de la Tierra, mientras que JWST-ER1r está a 4 mil millones de años luz. Hasta ahora, el objeto más distante detectado estaba a unos 14.700 millones de años luz, según BigThink.com. (Mientras que la edad del universo Se estima que tiene alrededor de 13,7 mil millones de años, la constante expansión del universo significa que la luz de los objetos más antiguos debe viajar mucho más lejos para llegar a nuestros telescopios).
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Utilizando el anillo completo de JWST-ER1, los investigadores calcularon la masa de la galaxia lente viendo cuánto había distorsionado el espacio-tiempo a su alrededor. Esto reveló que la galaxia tiene una masa equivalente a alrededor de 650 mil millones de soles, lo que la hace inusualmente densa para su tamaño. Parte de esta masa adicional puede explicarse por materia negra, la materia misteriosa e invisible que constituye aproximadamente el 85% de toda la materia del universo. Pero incluso entonces, según los cálculos de los investigadores, es poco probable que haya suficientes estrellas para representar el resto de la galaxia.
«Se necesita masa adicional para explicar los resultados de la lente», pero no está claro exactamente cuál es esa masa, escribieron los investigadores en el artículo.
Otras galaxias, igual de antiguas e igual de densas han sido detectados previamente, lo que sugiere que hay algo en común entre estas antiguas fábricas de estrellas que las hace tan masivas. Una explicación es que estas galaxias albergan mucha más materia oscura de lo esperado, mientras que otra teoría sugiere que pueden contener más estrellas de baja masa que las galaxias más jóvenes. Pero se necesita más trabajo para descubrirlo.
Este no es el primer anillo real de Einstein descubierto por JWST. En septiembre de 2022, un usuario de Reddit descubrió un anillo de luz perfectamente circular de la galaxia JO418, situada a unos 12 mil millones de años luz de la Tierra, orbitando una galaxia más cercana.
JWST también utilizó lentes gravitacionales para capturar la la estrella más distante jamás detectada Y una de las galaxias más antiguas del universo.