|
|
Título: UNA LENTE GRAVITACIONAL EN TU SALÓN
Autores: Antonio Bernal González, Marina López Rodríguez (14), Silvia López Valentín (14)
Centro de Enseñanza: IES Les Marines, Castelldefels, Barcelona, 08860
E-mail: abernal@antares.es(del
profesor responsable del grupo)
|
|
|
|
|
|
|
|
ÍNDICE: |
|
|
· Abstract · Resumen |
|
|
|
|
Abstract
Our aim is to recreate a
gravitational lens effect in space, by using optical lenses on Earth. All the
process will be performed with domestic objects only, and then we will compare
our results with some images taken from real gravitational lenses.
|
Volver al Índice |
Nuestro objetivo es recrear mediante lentes ópticas, el efecto que produce una
lente gravitacional en el espacio. Lo reproduciremos todo manualmente, con
objetos caseros, y compararemos nuestros resultados con las imágenes formadas
por lentes gravitacionales en el espacio.
|
Volver al Índice |
Lentes ópticas
¿Qué son?
Las lentes
son medios que dejan pasar la luz y en el proceso los rayos de luz se refractan
de acuerdo a la ley de la refracción.
Tipos
de lentes y cómo se comportan
Existen dos tipos de lentes: convergentes y divergentes.
·
Convergentes:
convergen los rayos de luz.
Un tipo de lente convergente es el que tiene forma de pie de
copa. En él, los rayos de luz no se juntan en un punto único, lo mismo que pasa
en las lentes gravitacionales. Por eso escogimos esa forma para hacer las
simulaciones.
·
Divergentes:
separan los rayos de luz, ampliando la imagen.
Lentes Gravitacionales
¿Qué son?
Una lente gravitatoria,
también denominada lente gravitacional,
es un conjunto de materia tan
masivo (como por ejemplo un cúmulo de galaxias) que deforma el espacio que lo
rodea, haciendo que la luz de objetos aún más distantes, se curve alrededor de
la masa-lente central, y sean visibles desde La Tierra.
Una lente gravitacional
actúa en todo tipo de radiación electromagnética y no únicamente en luz
visible. Efectos de lentes gravitacionales han sido propuestos sobre la
radiación de fondo de microondas y sobre algunas observaciones de radio y rayos
x.
¿Por qué se producen?
Se producen cuando la luz
procedente de objetos distantes y brillantes como cuásares, se curva alrededor
de un objeto masivo (como una galaxia masiva) situado entre el objeto emisor y
el receptor.
¿Qué
aplicaciones se pueden extraer?
Las lentes gravitacionales
pueden utilizarse como en un telescopio para observar la luz procedente de
objetos muy lejanos. Investigadores estadounidenses fueron capaces de detectar
la galaxia más lejana conocida gracias al efecto de lente gravitacional
ejercido por la agrupación de galaxias Abell 2218. Estas
observaciones fueron realizadas con el Telescopio espacial Hubble (15 de
Febrero de 2004). Tres planetas extrasolares han sido descubiertos también en
eventos de microlentes gravitacionales. Esta técnica permitirá detectar la
presencia de planetas de masa terrestre alrededor de estrellas parecidas al Sol
si estos son comunes.
¿Cómo se descubrieron?
Las lentes gravitacionales
fueron predichas por la teoría de la relatividad general de Einstein. En el año
1919 se pudo probar la exactitud de la predicción. Durante un eclipse solar el
astrónomo Arthur Eddington observó cómo se curvaba la trayectoria de la luz
proveniente de estrellas distantes al pasar cerca del Sol, produciéndose un
desplazamiento aparente de sus posiciones.
Tipos de lentes gravitacionales
Hay tres clases de
fenómenos de lente gravitacional:
- Fuerte. Distorsiones fácilmente visibles tales como formación
de anillos de Einstein, arcos y múltiples imágenes.
- Débiles: Distorsión débil de los objetos distantes que puede
ser detectada únicamente mediante el estudio de un gran número de ellos.
- Microlente: Sin distorsión aparente en la
forma pero con variaciones débiles de la intensidad de luz de los objetos
distantes.
Ejemplos
Lente
gravitacional.
Lente gravitacional.
Práctica
1.
Conseguimos un lugar en el que cerrando puertas y ventanas no entrara
ningún rayo de luz. Ya que cualquier rayo podría variar el resultado de nuestra
práctica.
2.
Cubrimos la lámpara con una caja, en la cual pusimos una plantilla con
agujeros de diámetros diferentes (indicado en la fotografía) los resultados que
obteníamos variaban según el grosor del agujero.
Montaje de la cámara con el diafragma
3.
Mediante una lente óptica (una copa), conseguimos el efecto que produce
una lente gravitacional, dirigiendo el foco de luz a ésta conseguimos los
objetivos propuestos.
Silvia tomando la fotografía
4.
Cuando fuimos a tomar la fotografía conseguimos diferentes resultados
variando la distancia entre el objeto emisor (lámpara) y el receptor (cámara);
también variamos los agujeros de diferente diámetro (diafragma).
Tomando la fotografía variando
la distancia.
5.
Una vez realizamos las fotografías deseadas, las
pasamos al ordenador, donde las comparamos con otras realizadas en el espacio.
Resultados
Éste es el resultado de comparar nuestras
fotografías con algunos lentes gravitacionales:
La fotografía de la izquierda es el
cuásar Q2237+
A la izquierda, lente gravitatorio
llamado RXJ1131-1231 y a la derecha la simulación en la que la similitud es
obvia, pues se puede ver el aro que envuelve el punto central de luz.
Lente gravitatorio llamado
WFI2033-4723. La similitud con la simulación, claramente la podemos observar,
en los cuatro puntos que envuelven al central de una manera igual a la
fotografía tomada en el espacio.
Los resultados obtenidos son óptimos y la
experiencia nos permitió adquirir nuevos conceptos astronómicos.
Conclusiones
Los rayos de luz se quiebran (refractan) al
pasar cerca de los campos gravitatorios intensos. Pero también lo hacen al
pasar a través de lentes de cristal y, si se busca para éstos una forma
adecuada, se puede recrear en el laboratorio, en este caso, en casa, el mismo
efecto que ocurre en el Universo.
Agradecimientos
Este trabajo nos ha agradado, ya que nos ha
hecho pasar buenos ratos en familia y ha sido gratificante aprender sobre la
astronomía de una forma divertida. Tenemos que agradecer a todos los
contribuyentes, a que este trabajo se nos hiciera más fácil gracias a las
ventajas de tener un observatorio en Castelldefels tan accesible, y una familia
tan aficionada a la astronomía. El tema tratado (lentes gravitacionales) al
principio, por no saber nada sobre ellas, no nos entusiasmó demasiado, ya que
la ignorancia es el desconocer; pero a medida que fuimos haciendo el trabajo,
nos fue gustando más, y esto era proporcional a medida que íbamos sabiendo más
sobre el tema, y creemos que en un futuro, ya no por este trabajo, sería
interesante seguirle la pista y no dejarlo abandonado
Glosario
Rayos x
La
denominación rayos X designa a una radiación descubierta por Wilhelm Röntgen a
finales del s. XIX, invisible, capaz de atravesar cuerpos opacos y de
impresionar las películas fotográficas. La longitud de onda está entre
Cuásar
Un
cuásar o quasar (acrónimo en inglés de quasi-stellar radio source) es una
fuente astronómica de energía electromagnética, incluyendo radiofrecuencias y
luz visible. A 2007, el consenso científico es que estos objetos están
extremadamente lejos, explicando su corrimiento al rojo alto, son
extremadamente luminosos, explicando por qué se pueden ver a pesar de su
distancia, y muy compactos, explicando por qué pueden cambiar de brillo con
rapidez. Se cree que son núcleos activos de galaxias jóvenes.
Telescopio
Se denomina
telescopio (palabra compuesta de las partículas tele- y -scopio, "ver
lejos") a cualquier instrumento que permite ver objetos lejanos. Es la
herramienta fundamental de la astronomía, y cada desarrollo o perfeccionamiento
del telescopio ha sido seguido de avances en nuestra comprensión del universo.
Galaxia
Una galaxia (de la raíz
griega glakt-, "lácteo", una referencia a nuestra propia vía Láctea)
es un masivo sistema de estrellas, nubes de gas y polvo, materia oscura, y
quizás energía oscura, unidos gravitacionalmente.
Radiación de fondo de microondas
En
cosmología, la radiación de fondo de microondas (en inglés Cosmic Microwave
Background o CMB) es una forma de radiación electromagnética descubierta en
1965 que llena el Universo por completo. También se denomina radiación cósmica
de microondas o radiación del fondo cósmico. Muchos cosmólogos consideran esta
radiación como la prueba principal del modelo cosmológico del Big Bang del
Universo.
Anillos
de Einstein
Nombrados
así por el famoso científico Albert Einstein, quien propuso que el campo
gravitatorio de un objeto masivo podría deformar el espacio y desviar la luz de
estrellas más distantes entre el objeto y La Tierra, los anillos de Einstein
son el patrón principal de las galaxias cuya luz ha sido tan distorsionada por
un objeto de gran masa entre ellos y La Tierra que esta luz se arquea sobre sí
misma.
Galaxias
Abell 2218
Las
galaxias Abell 2218 son un denso cúmulo de galaxias que actúa como una lupa
gigante en el espacio. El campo gravitatorio del cúmulo magnifica la luz de
galaxias más alejadas, proporcionando una visión profunda del universo.
Radiación electromagnética
Es una
combinación de campos eléctricos y magnéticos oscilantes, que se propagan a
través del espacio transportando energía de un lugar a otro. A diferencia de
otros tipos de onda, como el sonido, que necesitan un medio material para
propagarse, la radiación electromagnética se puede propagar en el vacío.
Agujeros
Negros
Un agujero negro es una región finita del espacio-tiempo provocada
por una gran concentración de masa en su interior, con enorme aumento de la
densidad, lo que provoca un campo gravitatorio tal que ninguna partícula
material, ni siquiera la luz, puede escapar de dicha región.
Relatividad general
La relatividad general (RG) es la teoría geométrica de la gravitación
publicada por Albert Einstein en 1916. Unifica el anterior trabajo de Einstein,
Albert
Einstein
Albert Einstein (1879-1955)
fue un físico alemán nacionalizado estadounidense, premiado con un Nobel,
famoso por ser el autor de las teorías general y restringida de la relatividad
y por sus hipótesis sobre la naturaleza corpuscular de la luz. Es probablemente
el científico más conocido del siglo XX.
|
Volver al Índice |
http://zebu.uoregon.edu/~soper/Mass/gravlens.html
http://www.cfa.harvard.edu/castles/
Google Dudas de
vocabulario
Definiciones
Imágenes…
|
Volver al Índice |