Un gigantesco mapa del universo está revelando fenómenos invisibles en el espacio

El efecto de lente gravitacional es un fenómeno predicho por la relatividad general en el que la gravedad de un objeto masivo curva el espacio-tiempo y desvía la luz proveniente de objetos más distantes. Este efecto puede magnificar, distorsionar o producir múltiples imágenes de la misma fuente, funcionando como una lente natural.

La materia oscura es un ejemplo que puede estudiarse mediante lentes gravitacionales. Su distribución puede investigarse porque la curvatura de la luz depende de la masa total a lo largo de la línea de visión, incluyendo la materia oscura. Por lo tanto, al mapear estas distorsiones, podemos estimar dónde se concentra esta materia.

Utilizando datos de los sondeos de imágenes DESI Legacy Imaging Surveys y con la ayuda de inteligencia artificial, un equipo internacional ha identificado 70 nuevas lentes gravitacionales. El sondeo recopila imágenes de grandes regiones del cielo y permite localizar alineaciones entre galaxias que actúan como lentes y fuentes más distantes.

Lentes gravitacionales

El efecto de lente gravitacional es un fenómeno predicho por la teoría de la relatividad general de Albert Einstein, según la cual los objetos masivos distorsionan el espacio-tiempo y desvían la trayectoria de la luz. Cuando una galaxia o un cúmulo de galaxias se alinea entre la Tierra y un objeto distante, su gravedad magnifica, distorsiona o multiplica la imagen de la fuente.

Existen diferentes configuraciones de lentes gravitacionales, dependiendo de la masa del objeto, la distancia entre los cuerpos y su alineación. El análisis de estas distorsiones nos permite estimar la masa del objeto que actúa como lente, incluyendo la contribución de la materia oscura.

Colaboración DESI

El Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) es un instrumento diseñado para mapear la distribución tridimensional de millones de galaxias y cuásares. Los Sondeos de Imágenes Legado de DESI, utilizados en la búsqueda de lentes gravitacionales, recopilan imágenes ópticas y del infrarrojo cercano de grandes regiones del cielo.

Las distorsiones en la luz revelan la masa total de un sistema, incluida la materia oscura. Dado que esta materia no emite ni absorbe luz, su distribución debe inferirse a partir de sus efectos sobre la materia visible y la geometría del espacio-tiempo.

Mapa 2D más grande

El mapa bidimensional más grande del universo comprende 5,6 billones de píxeles y casi 4 mil millones de objetos celestes. Se construyó a partir de datos de tres estudios terrestres complementados con observaciones infrarrojas. La combinación de imágenes de alta resolución y amplias regiones del cielo creó una extensa base de datos.

Para localizar estas lentes, los investigadores utilizaron redes neuronales, un modelo de aprendizaje automático entrenado para reconocer patrones en imágenes. El modelo les permitió descartar candidatos prometedores y acelerar la identificación de los sistemas. Posteriormente, los resultados se aplicaron a observaciones con telescopios.

Se confirma el efecto de lente gravitacional

La búsqueda mediante inteligencia artificial identificó 76 posibles sistemas de lentes gravitacionales en imágenes de los sondeos de imágenes DESI Legacy, pero la clasificación inicial debía confirmarse con observaciones adicionales. Para verificar cada sistema, los astrónomos determinaron las distancias.

El equipo utilizó el instrumento MUSE para analizar los candidatos. MUSE emplea espectroscopia, una técnica que registra un espectro para cada región de la imagen, combinando información espacial y espectral. Finalmente, se confirmó que 70 de los 76 candidatos correspondían a lentes gravitacionales.