¿Es posible reconstruir la forma de una galaxia a partir de su versión distorsionada observada a través de lentes gravitacionales?

Sí, de hecho, esta es una gran industria artesanal en astronomía. Realmente ha salido a la luz en los últimos años gracias a la encuesta Cluster Lensing And Supernova con Hubble (CLASH). CLASH está utilizando imágenes profundas de alta resolución con Hubble para estudiar 6 de los grupos de lentes gravitacionales más conocidos, con el fin de usar las lentes como un “refuerzo de telescopio” para mirar más atrás y más profundo que nunca.

La idea es ver las galaxias más distantes que se ven magnificadas por estos cúmulos en primer plano. Mientras se magnifican, estas galaxias también se distorsionan y se dividen en múltiples imágenes. Para realizar mediciones precisas de sus propiedades intrínsecas, es necesario “distorsionar” y “magnificar” estos datos.

Para hacer esto, se le pidió a aproximadamente media docena de equipos de todo el mundo que desarrollaran su mejor algoritmo posible para hacer esta llamada “reconstrucción de lentes”. Básicamente, esto implica tomar las posiciones conocidas de los objetos en primer plano (generalmente en el grupo de lentes) y usarlos para hacer un modelo de cómo se distorsiona la luz de la galaxia de fondo y, a partir de esto, descubrir cómo distorsionar la imagen. La complicación surge porque los objetos en primer plano solo se ven en la luz (de las estrellas), mientras que la mayor parte de la masa que causa la lente está en su halo invisible de materia oscura. Entonces uno tiene que hacer suposiciones sobre la materia oscura. Aquí es donde los grupos difieren, y cada uno tiene ideas inteligentes sobre cómo hacer esto mejor.

Ha habido muchas comparaciones ahora, y los resultados para las reconstrucciones de lentes son mucho más convergentes que al comienzo del proceso, ya que varios grupos aprenden trucos unos de otros. La esperanza es que pronto tengamos los mapas más óptimos posibles, no solo para estos grupos, sino que tendremos el algoritmo inactivo para cualquier futuro experimento de lentes, como con LSST. Lensing está emergiendo como una gran herramienta para extender el poder de nuestros telescopios para ciertos casos científicos, y encontrar una manera de hacer esta reconstrucción con precisión es un obstáculo clave que debemos resolver para que podamos hacer que los datos sean científicamente útiles.

A veces. Por lo general, los astrónomos usan la “huella digital” espectroscópica para determinar qué imágenes visibles desde una foto de lente gravitacional son en realidad la misma galaxia (¿Qué es la lente gravitacional?). A partir de eso, puede examinar las diversas imágenes y observar algunas cosas generales al respecto (disco versus esférico).

Pero el problema es que no tiene idea de qué tipo de lente atravesó la imagen para producir cada imagen de una galaxia, por lo que no tiene una buena idea de lo que debe invertirse para recuperar la imagen original de la galaxia.