Lentes Gravitacionales:

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Lentes Gravitacionales La atracción de la luz
por la materia Prof. Leonardo Castañeda
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• Motivación
• Es uno de los más grandes logros de la Teoría de
  la Relatividad General.

• Se destacan ilusiones ópticas fascinantes como
  multiplicidad de imágenes, magnificación y
  deformación de las mismas, entre otras.

• Es una herramienta poderosa para resolver
  diversos problemas astrofísicos.

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Algo de historia... En 1804 el astrónomo,
matemático y geodesta alemán, Johann Soldner,
exploró por primera vez la desviación de la luz
pasando muy cerca al Sol, y predijo que este
ángulo era de 0,84 arcos de segundo.
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En 1911 Albert Einstein publicó un artículo
titulado Sobre la influencia de la gravedad en
la propagación de la luz, y aunque para ese
momento no había desarrollado completamente la
Teoría de la Relatividad, dedujo que el ángulo
debía ser 0,83 arcseg.
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En 1914 se intentó medir el mencionado ángulo
durante un eclipse de Sol en la península Rusa de
Crimea, pero la primera guerra mundial impidió la
misión. Pero Einstein desarrolló su TR antes de
1918 y predijo, esta vez correctamente, que el
ángulo debía ser 1,74 arcseg, es decir el doble
del anteriormente dicho.
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Para fortuna de Einstein, su teoría dió un paso
decisivo cuando en 1919, durante un eclipse
solar, Sir. Arthur Eddington confirmó este valor.
Recientemente éste ángulo se ha medido con un
error del 0,02.
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La Teoría de la Relatividad General
postula Energía y Momento ? Geometría
Esta relación toma forma en las denominadas
Ecuaciones de Campo de Einstein, las cuales rigen
el comportamiento de la materia en un
espacio-tiempo curvo (gravedad), y así mismo, la
curvatura del espacio-tiempo debido a la
presencia de una masa.
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Johann Solder
Albert Einstein
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• Subdisciplinas (cronológico)
• Multiplicidad de imágenes de Cuásars
• Microlensamiento de Cuásars
• Anillos de Einstein
• Arcos luminosos (Lensamiento Fuerte)
• Lensamiento Débil
• Aspectos cosmológicos del Lensamiento Fuerte
• Microlensamiento
• Galáctico

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Multiplicidad de imágenes
La primera observación de un objeto lensado fue
el cuásar doble Q0957561, donde una masa súper
gravitacional produce dos imágenes del mismo.
Arriba, Q0957561 con z1.41 y la galaxia lente
con z0.36, fuente HST.
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Multiplicidad de imágenes de una cuásar. Fuente
Observatorio Astronómico de Japón.
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Pero cómo se sabe que son varias imágenes del
mismo objeto? Los espectros de varias imágenes
parecen ser los mismos (idénticos). Los
Redshifts (distancias) de las imágenes son
idénticos. Existe un objeto entre las imágenes
con un redshift mucho menor. Los flujos de las
imágenes siguen curvas idénticas
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Microlensamiento de Cuásars El paquete de luz que
proviene de los Cuásars lensados cruza a través
de nuevas galaxias o de sus halos, de modo que
nuevas imágenes sean formadas. En este caso hoyos
negros, estrellas, enanas marrón, incluso
planetas actúan como lentes compactos o
microlentes.
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Distribución de magnificación bidimensional en el
plano de la fuente, el cual consiste de muchas
cáusticas, figura.
El color da cuenta de la magnificación como
función de la posición del Cuásar la secuencia
azul, rojo, verde, amarillo indica incremento de
la magnificación.
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Dos imágenes del mismo Cuásar tomadas en 1991 y
1994, claramente se ve el cambio en el brillo
aparente. Nótese la multiplicidad de imágenes, en
este caso el paquete de luz original proveniente
del Cuásar está siendo dividido en cuatro
imágenes.
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Anillos de Einstein
Si tanto la fuente como la lente son puntuales o
tienen simetría esférica y reposan en la misma
línea que los une al observador, se forma una
imagen anular.
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Arcos luminosos Las galaxias también pueden ser
lensadas gravitacionalmente. Sus imágenes pueden
ser magnificadas, distorsionadas y fuertemente
elongadas
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El análisis de arcos gigantes en cúmulos de
galaxias evidencian fuertemente existencia de una
misteriosa materia oscura dominante en los
núcleos de los mismos. Los modelos de masa de
cúmulos de galaxias son entonces una posibilidad
de descripción cuantitativa del universo.
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Lensamiento Débil Se refiere a los efectos de la
deflexión de la luz que no pueden ser medidos
individualmente, sino más bien en un entorno
estadístico. Además actúa en la línea de visión
de todo el universo, por lo tanto cada
trayectoria fotónica se verá afectada por todas
las inhomogeneidades de materia.
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A partir de éste principio se puede reconstruír
la distribución de masa que causa la distorsión.
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Microlensamiento Galáctico
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Aplicaciones
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