El anillo de Einstein

El pasado mes de marzo el conjunto de radiotelescopios ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) entró en funcionamiento en configuración "Very Long Baseline" y ya ha producido sorprendentes resultados tanto en el universo cercano como en el lejano. Por otro lado, a finales de 2014 ALMA se fijó como objetivo el analizar la luz procedente de la lejana galaxia llamada SPD.81, situada a 11.400 millones de años-luz, cuya luz se ve afectada por una lente gravitacional producto de una gran galaxia situada entre ella y nosotros. Pero lo curioso de esta lente es que forma un anillo de Einstein casi perfecto.
Imagen 1: (Izquierda) Galaxia de primer plano que hace de lente, observada con Hubble. (Centro) Galaxia SDP.81 en forma de anillo de Einstein, obtenida con ALMA. (Derecha) Resultado de la reconstrucción utilizando sofisticados modelos de lente gravitacional, revela estructuras dentro del anillo que nunca antes se han visto. Créditos: ALMA (NRAO/ESO/NAOJ)/Y. Tamura (The University of Tokyo)/Mark Swinbank (Durham University).
ALMA observó la galaxia en esa configuración y han sido seis grupos independientes de científicos los que han analizado los datos proporcionados y han producido ocho artículos científicos donde se revelan detalles sobre su estructura, contenido, movimientos y otras características que ahora conocemos.
Este resultado no tiene precedentes ya que comparando los resultados de ALMA con los obtenidos por el telescopio espacial Hubble, ya que el conjunto de antenas ha logrado una resolución 6 veces mayor, pudiendo resolver detalles de 0,023 segundos de arco, mientras que con Hubble no se ha superado la resolución de 0,16 segundos de arco. Ahora bien, al observar el longitudes de onda más cortas, es el Hubble el que supera a ALMA ya que puede llegar a conseguir resoluciones de 0,022 segundos de arco en el ultravioleta cercano.
Los resultados
Tras los análisis de datos se han creado modelos que han corregido la distorsión producida por la lente, detectando de esta forma nubes polvorientas que se creen que son grandes concentraciones de gas molecular frío donde en un futuro nacerán estrellas y planetas. También se han observado cúmulos de formación de estrellas dentro de la galaxia de hasta 100 años-luz de longitud, siendo la primera vez que se observa este fenómeno a una distancia tan grande.
Imagen 2: Detalle del anillo de Einstein que forma la galaxia SPD.81 al distorsionarse a causa de la galaxia lente. Créditos: ALMA (NRAO/ESO/NAOJ)/Y. Tamura (The University of Tokyo).
"La imagen de la galaxia, reconstruida es espectacular," afirma Rob Ivison, coautor de dos de los artículos y Director de Ciencia de ESO. "La enorme superficie colectora de ALMA, la gran separación de sus antenas y la atmósfera estable sobre el desierto de Atacama nos permiten obtener imágenes y espectros con un nivel de detalle exquisito", añade.
Usando la información espectral proporcionada por ALMA, los astrónomos también han podido observar y cuantificar el giro de la galaxia, estimando su masa, mostrando la inestabilidad de sus gases que colapsan en su interior y que presimiblemente formarán extensas regiones de formación estelar. Además de todo esto, se ha detectado el efecto de un agujero negro supermasivo situado en la galaxia que hace de lupa, tasándolo en unas 200-300 millones de veces la masa del Sol.
A tenor de la cantidad de artículos publicados a raíz de esta observación, se demuestra el entusiasmo que genera el gran potencial del conjunto ALMA cuando se trabaja en la configuración de máxima resolución, abriendo el camino a descubrimientos en un futuro cercano que permitirán conocer más acerca de galaxias lejanas.

Esta investigación se presentará en ocho artículos científicos que irán apareciendo en breve. Los equipos científicos están formados por:
(1): Y. Tamura (The University of Tokyo, Japón), M. Oguri (The University of Tokyo, Japón), D. Iono (National Astronomical Observatory/SOKENDAI, Japón), B. Hatsukade (National Astronomical Observatory, Japón), Y. Matsuda (National Astronomical Observatory/SOKENDAI, Japón) y M. Hayashi (National Astronomical Observatory, Japón). (2) S. Dye (University of Nottingham, Reino Unido), C. Furlanetto (University of Nottingham, Reino Unido; CAPES Foundation/Ministry of Education, Brasil), M. Swinbank (Durham University, Reino Unido), C. Vlahakis (Colaboración con ALMA Observatory, Chile; ESO, Chile), J. Nightingale (University of Nottingham, Reino Unido), L. Dunne (University of Canterbury, Nueva Zelanda; Institute for Astronomy/Royal Observatory Edinburgh, Reino Unido), S. Eales (Cardiff University, Reino Unido), I. Smail (Durham University, Reino Unido), I. Oteo-Gómez (Institute for Astronomy/Royal Observatory Edinburgh, Reino Unido; ESO, Alemania), T. Hunter (National Radio Astronomy Observatory, Estados Unidos), M. Negrello (INAF/Osservatorio Astronomico di Padova, Italia), H. Dannerbauer (Universitat Wien, Austria), R. Ivison (Institute for Astronomy/Royal Observatory Edinburgh, Reino Unido; ESO, Alemania), R. Gavazzi (Universite Pierre et Marie Curie, Francia), A. Cooray (California Institute of Technology, Estados Unidos) y P. van der Werf (Leiden University, Holanda). (3): M. Swinbank (Durham University, Reino Unido), S. Dye (University of Nottingham, Reino Unido), J. Nightingale (University of Nottingham, Reino Unido), C. Furlanetto (University of Nottingham, Reino Unido; CAPES Foundation/Ministry of Education, Brasil), I. Smail (Durham University, Reino Unido), A. Cooray (California Institute of Technology, Estados Unidos), H. Dannerbauer (Universitat Wien, Austria), L. Dunne (University of Canterbury, Nueva Zelanda; Institute for Astronomy/Royal Observatory Edinburgh, Reino Unido), S. Eales (Cardiff University, Reino Unido), R. Gavazzi (Universite Pierre et Marie Curie, Francia), T. Hunter (National Radio Astronomy Observatory, Estados Unidos), R. Ivison (Institute for Astronomy/Royal Observatory Edinburgh, Reino Unido; ESO, Alemania), M. Negrello (INAF/Osservatorio Astronomico di Padova, Italia), I. Oteo-Gómez (Institute for Astronomy/Royal Observatory Edinburgh, Reino Unido; ESO, Alemania), R. Smit (Durham University, Reino Unido), P. van der Werf (Leiden University, Holanda) y C. Vlahakis (Colaboración con ALMA Observatory, Chile; ESO, Chile). (4): K. C. Wong (Institute of Astronomy and Astrophysics/Academia Sinica, China), S. H. Suyu (Institute of Astronomy and Astrophysics/Academia Sinica, China) y S. Matsushita (Institute of Astronomy and Astrophysics/Academia Sinica, China). (5): B. Hatsukade (National Astronomical Observatory, Japón) Y. Tamura (Institute of Astronomy/University of Tokyo, Japón), D. Iono (National Astronomical Observatory, Japón; The Graduate University for Advanced Studies, Japón), Y. Matsuda (National Astronomical Observatory, Japón), M. Hayashi (National Astronomical Observatory, Japón) y M. Oguri (Research Center for the Early Universe/University of Tokyo, Japón; Department of Physics/University of Tokyo, Japón; Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe/University of Tokyo, Japón). (6): The ALMA Partnership, C. Vlahakis (Colaboración con ALMA Observatory, Chile; ESO, Chile) , T. R. Hunter (National Radio Astronomy Observatory, Estados Unidos), J. A. Hodge (National Radio Astronomy Observatory, Estados Unidos) , L. M. Pérez (National Radio Astronomy Observatory, Estados Unidos) , P. Andreani (ESO, Chile), C. L. Brogan (National Radio Astronomy Observatory, Estados Unidos) , P. Cox (Colaboración con ALMA Observatory, Chile; ESO, Chile), S. Martin (Institut de Radioastronomie Millimétrique, Francia) , M. Zwaan (ESO, Chile) , S. Matsushita (Institute of Astronomy and Astrophysic, China), W. R. F. Dent (Colaboración con ALMA Observatory, Chile; ESO, Chile), C. M. V. Impellizzeri (Colaboración con ALMA Observatory, Chile; National Radio Astronomy Observatory, Estados Unidos), E. B. Fomalont (Colaboración con ALMA Observatory, Chile; National Radio Astronomy Observatory, Estados Unidos), Y. Asaki (National Astronomical Observatory, Japón; Institute of Space and Astronautical Science, Japón; Japan Aerospace Exploration Agency, Japón) , D. Barkats (Colaboración con ALMA Observatory, Chile; ESO, Chile) , R. E. Hills (Astrophysics Group/Cavendish Laboratory/University of Cambridge, Reino Unido), A. Hirota (Colaboración con ALMA Observatory, Chile; National Astronomical Observatory, Japón), R. Kneissl (Colaboración con ALMA Observatory, Chile; ESO, Chile), E. Liuzzo (INAF/Istituto di Radioastronomia, Italia), R. Lucas (Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble, Francia) , N. Marcelino (INAF/Istituto di Radioastronomia, Italia), K. Nakanishi (Colaboración con ALMA Observatory, Chile; National Astronomical Observatory of Japan), N. Phillips (Colaboración con ALMA Observatory, Chile; ESO, Chile), A. M. S. Richards (University of Manchester), I. Toledo (Colaboración con ALMA Observatory, Chile), R. Aladro (ESO, Chile), D. Broguiere (Institut de Radioastronomie Millimétrique, Francia), J. R. Cortes (Colaboración con ALMA Observatory, Chile; National Radio Astronomy Observatory, Estados Unidos), P. C. Cortes (Colaboración con ALMA Observatory, Chile; National Radio Astronomy Observatory, Estados Unidos), D. Espada (ESO, Chile; National Astronomical Observatory, Japón), F. Galarza (Colaboración con ALMA Observatory, Chile), D. Garcia-Appadoo (Colaboración con ALMA Observatory, Chile; ESO, Chile), L. Guzmán-Ramírez (ESO, Chile), A. S. Hales (Colaboración con ALMA Observatory, Chile; National Radio Astronomy Observatory, Estados Unidos) , E. M. Humphreys (ESO, Chile) , T. Jung (Korea Astronomy and Space Science Institute, Korea) , S. Kameno (Colaboración con ALMA Observatory, Chile; National Astronomical Observatory, Japón) , R. A. Laing (ESO, Chile), S. Leon (Colaboración con ALMA Observatory, Chile; ESO, Chile) , G. Marconi (Colaboración con ALMA Observatory, Chile; ESO, Chile) , A. Mignano (INAF/Istituto di Radioastronomia, Italia) , B. Nikolic (Cavendish Laboratory/University of Cambridge, Reino Unido), L. A. Nyman (Colaboración con ALMA Observatory, Chile; ESO, Chile), M. Radiszcz (Colaboración con ALMA Observatory, Chile), A. Remijan (Colaboración con ALMA Observatory, Chile; National Radio Astronomy Observatory, Estados Unidos), J. A. Rodón (Colaboración con ALMA Observatory, Chile), T. Sawada (Colaboración con ALMA Observatory, Chile; National Astronomical Observatory, Japón), S. Takahashi (Colaboración con ALMA Observatory, Chile; National Astronomical Observatory, Japón), R. P. J. Tilanus (Leiden University, Holanda), B. Vila Vilaro (Colaboración con ALMA Observatory, Chile; ESO, Chile), L. C. Watson (Colaboración con ALMA Observatory, Chile), T. Wiklind (Colaboración con ALMA Observatory, Chile; ESO, Chile), Y. Ao (National Astronomical Observatory, Japón) , J. Di Francesco (National Research Council Herzberg Astronomy & Astrophysics, Canadá), B. Hatsukade (National Astronomical Observatory, Japón), E. Hatziminaoglou (Colaboración con ALMA Observatory, Chile), J. Mangum (National Radio Astronomy Observatory, Estados Unidos), Y. Matsuda (National Astronomical Observatory, Japón), E. Van Kampen (Colaboración con ALMA Observatory, Chile), A. Wootten (National Radio Astronomy Observatory, Estados Unidos), I. De Gregorio-Monsalvo (Colaboración con ALMA Observatory, Chile; ESO, Chile), G. Dumas (Institut de Radioastronomie Millimétrique, Francia), H. Francke (Colaboración con ALMA Observatory, Chile), J. Gallardo (Colaboración con ALMA Observatory, Chile), J. García (Colaboración con ALMA Observatory, Chile), S. Gonzalez (Colaboración con ALMA Observatory, Chile), T. Hill (ESO, Chile), D. Iono (National Astronomical Observatory, Japón), T. Kaminski (ESO, Chile), A. Karim (Argelander-Institute for Astronomy, Alemania), M. Krips (Institut de Radioastronomie Millimétrique, Francia), Y. Kurono (Colaboración con ALMA Observatory, Chile; National Astronomical Observatory, Japón) , C. Lonsdale (National Radio Astronomy Observatory, Estados Unidos), C. Lopez (Colaboración con ALMA Observatory, Chile), F. Morales (Colaboración con ALMA Observatory, Chile), K. Plarre (Colaboración con ALMA Observatory, Chile), L. Videla (Colaboración con ALMA Observatory, Chile), E. Villard (Colaboración con ALMA Observatory, Chile; ESO, Chile), J. E. Hibbard (National Radio Astronomy Observatory, Estados Unidos) y K. Tatematsu (National Astronomical Observatory, Japón). (7): M. Rybak (Max Planck Institute for Astrophysics, Alemania), J. P. McKean (Netherlands Institute for Radio Astronomy, Holanda; University of Groningen, Holanda) S. Vegetti (Max Planck Institute for Astrophysics, Alemania), P. Andreani (ESO, Chile) y S. D. M. White (Max Planck Institute for Astrophysics, Alemania). (8): M. Rybak (Max Planck Institute for Astrophysics, Alemania), S. Vegetti (Max Planck Institute for Astrophysics, Alemania), J. P. McKean (Netherlands Institute for Radio Astronomy, Holanda; University of Groningen, Holanda), P. Andreani (ESO, Chile) y S. D. M. White (Max Planck Institute for Astrophysics, Alemania).

Artículos científicos:- High-resolution ALMA observations of SDP.81. I. The innermost mass profile of the lensing elliptical galaxy probed by 30 milli-arcsecond images (1)- Revealing the complex nature of the strong gravitationally lensed system H-ATLAS J090311.6+003906 using ALMA (2)- ALMA maps the Star-Forming Regions in a Dense Gas Disk at z~3 (3)- The Inner Mass Distribution of the Gravitational Lens SDP.81 from ALMA Observations (4)- High-resolution ALMA Observations of SDP.81. II. Molecular Clump Properties of a Lensed Submillimeter Galaxy at z=3.042 (5)- ALMA Long Baseline Observations of the Strongly Lensed Submillimeter Galaxy HATLAS J090311.6+003906 at z=3.042 (6)- ALMA imaging of SDP.81 - I. A pixelated reconstruction of the far-infrared continuum emission (7)- ALMA imaging of SDP.81 - II. A pixelated reconstruction of the CO emission lines (8)
Referencias:- La imagen más detallada jamás vista del universo distante - Sharpest View Ever of Star Formation in the Distant Universe - ALMA Performs Its First Very Long Baseline Observations - ALMA image of the gravitationally lensed galaxy SDP.81 
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