El estudio de los sistemas de lentes gravitacionales dio un salto significativo con la caracterización de HerS-3, una galaxia distante y polvorienta en plena formación estelar. Su luz, desviada por la gravedad de un grupo de galaxias que se interpone en primer plano, se proyecta en el cielo con un patrón que recuerda al de la famosa Cruz de Einstein. En este tipo de configuraciones se suelen observar cuatro imágenes dispuestas alrededor de la galaxia lente. Sin embargo, en este caso los investigadores han detectado una quinta imagen central, un rasgo excepcional que convierte a HerS-3 en un sistema sin precedentes en la astrofísica observacional y en un nuevo banco de pruebas para estudiar la materia oscura.
Qué son las lentes gravitacionales
Las lentes gravitacionales son un fenómeno que se produce cuando la enorme masa de una galaxia o un cúmulo intermedio curva la trayectoria de la luz procedente de un objeto más lejano. Este efecto, predicho por la relatividad general de Einstein, no solo amplifica la luz del fondo, sino que también puede multiplicarla en imágenes distintas o deformarla en forma de arcos y anillos. En HerS-3, la disposición espacial de la lente genera cuatro imágenes principales claramente identificables. No obstante, las observaciones han permitido distinguir además una imagen débil situada en el centro, cuya existencia fue confirmada gracias a un análisis espectroscópico de alta precisión. Todas las imágenes presentan las mismas líneas moleculares y velocidades radiales, lo que demuestra que proceden de la misma fuente y descarta la posibilidad de un artefacto instrumental.
Un hallazgo posible gracias a la tecnología
El hallazgo, publicado enThe Astrophysical Journal fue posible gracias a la combinación de datos procedentes de diferentes telescopios y longitudes de onda. Las observaciones submilimétricas con NOEMA y ALMA, junto con la resolución óptica e infrarroja del Hubble Space Telescope, se complementaron con medidas en radio del VLA. Este despliegue multiinstrumental permitió reconstruir con gran detalle tanto la morfología de la galaxia de fondo, situada a más de 11.000 millones de años luz, como la distribución de masa de las galaxias del grupo que actúan como lente. La riqueza de los datos disponibles hace de HerS-3 un caso de referencia dentro de los sistemas de lentes gravitacionales detectados hasta ahora.
El análisis del equipo investigador mostró que los modelos de lente que incluían únicamente a las cuatro galaxias visibles en primer plano no lograban reproducir la configuración observada. La solución pasaba por introducir un quinto componente masivo, situado al sureste de la galaxia más brillante del grupo, cuya naturaleza no podía vincularse a ningún objeto luminoso detectado. Los autores interpretan este resultado como la presencia de un halo de materia oscura asociado al grupo, una concentración invisible cuya gravedad explica las cinco imágenes observadas. Esta conclusión refuerza la idea de que los halos de materia oscura, aunque indetectables por medios directos, son fundamentales en la dinámica de galaxias y cúmulos.
Una detección que abre nuevas vías de investigación
La detección clara de una quinta imagen en una Cruz de Einstein es algo extremadamente raro. En la mayoría de los sistemas similares, esta imagen central aparece tan debilitada que resulta imposible de aislar entre el brillo de las galaxias del primer plano. En HerS-3, en cambio, la visibilidad alcanzada gracias a la calidad de los datos ha hecho posible un análisis detallado que abre nuevas vías de investigación. Según los autores, este tipo de configuraciones podrían convertirse en una herramienta para estudiar la densidad de materia oscura en regiones centrales de galaxias y para refinar las estimaciones de la constante de Hubble, uno de los parámetros cosmológicos clave en la medición de la expansión del universo.
Más allá del hallazgo puntual, HerS-3 se perfila como un laboratorio natural para explorar fenómenos que van desde la formación estelar en el universo temprano hasta la naturaleza y distribución de la materia oscura. El estudio muestra cómo la combinación de observaciones en múltiples longitudes de onda y el uso de modelos de lente sofisticados permiten desentrañar propiedades físicas de sistemas extremadamente lejanos. En el plano de la cosmología cada nuevo objeto de este tipo contribuye a reducir las incertidumbres en los modelos y a poner a prueba teorías sobre la evolución galáctica y la física fundamental.
Los investigadores destacan además que este hallazgo es solo el inicio. HerS-3 será un objetivo prioritario para telescopios de nueva generación, como el James Webb Space Telescope, cuya sensibilidad en el infrarrojo permitirá obtener datos aún más detallados sobre su morfología y confirmar si las irregularidades del sistema responden exclusivamente a la acción de un halo de materia oscura o si intervienen también otros factores, como la presencia de gas o polvo en las galaxias del grupo lente. Sea cual sea la respuesta, el descubrimiento confirma que incluso en un campo tan explorado como el de las lentes gravitacionales todavía es posible encontrar sorpresas capaces de desafiar y enriquecer los modelos vigentes.