Los cúmulos de galaxias, los objetos más masivos que existen, tienen un efecto único en el universo que los rodea. Albert Einstein apuntó en su teoría de la Relatividad General que las masas grandes o extremadamente densas pueden curvar en torno a ellas la urdimbre del espacio y del tiempo; pues bien, algunos cúmulos galácticos demuestran de forma gráfica y espectacular su predicción.

Un cúmulo denso tiene suficiente masa para crear una «abolladura» sustancial en el espacio. A los humanos nos resulta casi imposible concebir algo así, por lo que solemos recurrir a una analogía e imaginamos un espacio en dos dimensiones, como una lámina lisa de goma en la que los cuerpos masivos como las galaxias crean tales abolladuras. Cuando los objetos pasan a través del campo gravitatorio que rodea cualquier masa, es como si lo hicieran por las deformaciones de la lámina del espacio, por lo que su camino se desvía. Cuanto más deprisa se mueve un objeto y cuanto más alejado está del centro de distorsión, menor es el efecto, pero algunos cuerpos crean deformaciones espaciales suficientemente intensas para desviar incluso lo más veloz del universo, la luz. A este fenómenos se lo denomina efecto de lente gravitatoria.

Dicho fenómeno se aprecia claramente cuando un cúmulo galáctico se interpone directamente entre la Tierra y un objeto más lejano. Cuando los rayos de luz del objeto lejano (un quásar brillante y otro cúmulo de galaxias, tal vez) pasan por el campo gravitatorio del cúmulo interpuesto, se desvían hacia dentro, de modo que llegan a la Tierra unidos de nuevo. Según el alineamiento exacto y según la distribución de materia en el cúmulo «lente», el resultado puede ser una única imagen del objeto lejano, con su brillo realzado por el efecto de enfoque de la lente, o, más probablemente, toda una serie de imágenes distorsionadas o borrosas en torno a la circunferencia del cúmulo lente.

Las lentes gravitatorias han permitido a los astrónomos sondear algunos de los objetos observables más lejanos del universo, pero también revelan información oculta acerca del cúmulo de galaxias que hace la lente. Por ejemplo, algunos cúmulos desvían la luz de un modo que parece completamente incoherente con la distribución de galaxias que se observa. Parece probable, pues, que tales cúmulos contengan cantidades considerables de alguna clase de materia invisible, pero densa.

Ejemplos de lente gravitatoria

- Abell 1689
Este cúmulo galáctico contiene más de 3.000 galaxias,se encuentra a una distancia de 2.200 millones de años luz.

Abell 1689, uno de los cúmulos de galaxias más densos que se conoce, forma una esfera casi perfecta que lo convierte en una buena lente gravitatoria. Algunos de los rasgos que magnifica datan de hace unos 13.000 millones de años, casi en el amanecer del universo.

- Quásar del Trebol
Galaxia activa a una distancia de 11.000 millones de años luz.

Estas cinco imágenes en rayos X muestran todas el mismo objeto, un lejano quásar cuya luz está pasando por la lente que forma una galaxia que pasa. La más brillante de las imágenes también se beneficia de un efecto «microlente»: una estrella masiva se encuentra asimismo, casualmente, en nuestra línea de observación del brillante núcleo del quásar uy su efecto lente sobre esta región la hace brillar aun más.

- SDSS J1004 +4112
Cúmulo de galaxias a una distancia de 7.000 millones de años luz

Esta lente gravitatoria ha producido cinco imágenes de un brillante quásar situado a unos 10.000 millones de años luz, y otras tres imágenes de una galaxia amarilla más tenue, a unos 11.000 millones de años luz.

Video ilustrativo sobre una lente gravitatoria.

Galaxia esferoidal enana (tipo dSph) situada en el grupo local de galaxias, descubierta en 1994 en la constelación de Sagitario y comparable en tamaño a la Galaxia Espiral de Formax. Tiene aproximadamente 1,3 x 10^7 veces la luminosidad del Sol y al menos 10.000 años luz de diámetro. La Galaxia Enana de Sagitario se halla a unos 80.000 años luz del centro de nuestra Galaxia, siendo su satélite más próximo. Se encuentra en el lado más alejado de la Galaxia visto desde la Tierra, y parece estar siendo estirada por intensas perturbaciones de marea a medida que se fusiona con nuestra Galaxia.

Se supone que estas dos galaxias fueron destruidas casi por completo por la interacción que dio origen a las antenas cuyo nombre llevan (no visibles aquí).

Los dos núcleos originales se aprecian como manchas amarillas, pero todos los demás rasgos característicos se han desvanecido. Situadas a 63 millones de años luz, en la constelación del Cuervo, la interacción entre ambas produjo la creación de más de un millar de cúmulos estelares jóvenes y brillantes que se ven en blanco y azul sobre las abundantes nubes de gas y polvo. La imagen ha sido tomada por el telescopio espacial Hubble.

Las galaxias de Seiferts -espirales con puntos de luz concentrada, de brillo inusual, en el núcleo- constituyen el dos por ciento de todas las galaxias espirales. Aunque no fueron descritas adecuadamente hasta 1943, los astrónomos empezaron a advertir que había algo extraño en ellas desde principios del siglo XX, no por su apariencia física, sino mediante la espectroscopia, que sugería que los bulbos de estas galaxias contenían grandes cantidades de gas a alta energía. En 1943, Carl Seyfert estableció el vínculo entre las insólitas líneas espectrales y la brillante fuente de energía de su centro, pero no fue hasta 1965 cuando se planteó por primera vez que las Seiferts fuesen quásares en miniatura.

Ejemplos de Galaxias de Seiferts

Galaxia Circinus o «El Compás» (ESO 97-G13)
Se encuentra a una distancia de 13 millones de años luz. Tiene un diámetro de 37.000 años luz.

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El corazón de la galaxia del Compás brilla intensamente por efecto de las nubes de gas que se precipitan en un agujero negro supermasivo. La fricción de la caída hacia el horizonte de sucesos calienta las nubes a una temperatura de muchos millones de grados, creando un viento ardiente que arranca gas del dominio del agujero negro y lo eyecta al espacio; aquí, este gas aparece como las bandas de color magenta que se agitan a unos 3.000 años luz de distancia del núcleo galáctico.

NGC 3079
Se encuentra a una distancia de 50 millones de años luz y tiene un diámetro de 70.000 años luz.

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Impulsadas por un vendaval de partículas de alta energía a 6 millones de km/h, unas columnas de gas a 10 millones de grados se elevan a 3.500 años luz por encima del núcleo de NGC 3079. Este superviento lo produce el disco de acreción de un agujero negro supermasivo, o bien un titánico estallido de actividad formadora de estrellas. En último término, el gas volverá a llover sobre la galaxia y esparcirá la semilla de una nueva generación de estrellas.

El nombre de estas galaxias activas, las más luminosas pero más lejanas, procede del término «fuentes de radio casi estelares», que nos recuerda al debate y la confusión iniciales acerca de su naturaleza. Los primeros cuásares se detectaron a través de sus emisiones de radio y sólo más tarde se relacionaron éstas con ciertos puntos de luz parecidos a estrellas, de brillo tenue pero imprediciblemente variable. Al principio se tomaron por una misteriosa especie de «radioestrellas», pero la espectroscopia reveló finalmente la presencia en su luz de líneas espectrales ya conocidas, pero muy desplazadas hacia el rojo. Gracias a esto se determinó que los cuásares estaban, en realidad, a increíble distancia de la Tierra y que, lejos de ser estrellas variables cercanas, se trataba de poderosas galaxias activas.

Algunos cuásares

HE 1239-2426
Se encuentra a una distancia de 1.500 millones de años luz y su diámetro actualmente es desconocido.

Las imágenes del telescopio espacial Hubble muestran que los cuásares típicos, como éste, estan rodeados por galaxias espirales de aspecto relativamente normal cuya luz, hasta fechas recientes, resultaba indetectable por lo tenue.

HE 0450-2958
Se encuentra a una distancia de 5 mil millones de años luz y su diámetro es desconocido.

Este insólito cuásar aparece como un mero punto de luz brillante, parecido a una estrella. La estrella en primer plano, abajo y a la derecha, y la galaxia distorsionada del ángulo superior izquierdo no tienen nada que ver con él. Tales cuásares desnudos podrían formarse cuando una galaxia normal en formación colisiona con un agujero negro supermasivo.

3C 273
Se encuentra a una distancia de 2.100 millones de años luz y tiene un diámetro de 160.000 años luz.

Empleando un coronógrafo para ocultar la luz del propio núcleo, esta fotografía del cercano cuásar 3C 273 muestra las estructuras complejas que crea el núcleo galáctico activo en su galaxia anfitriona.