A principios de este año, un algoritmo de aprendizaje automático identificó hasta 5000 lentes gravitacionales potenciales que podrían transformar nuestra capacidad para trazar la evolución de las galaxias desde el Big Bang.

Ahora, el astrónomo Kim-Vy Tran de ASTRO 3D y UNSW Sydney y sus colegas han evaluado 77 de los lentes utilizando el Observatorio Keck en Hawai'i y el Very Large Telescope en Chile. Ella y su equipo internacional confirmaron que 68 de los 77 son potentes lentes gravitacionales que abarcan vastas distancias cósmicas.

Esta tasa de éxito del 88% sugiere que el algoritmo es fiable y que podríamos tener miles de nuevas lentes gravitacionales. Hasta la fecha, las lentes gravitacionales han sido difíciles de encontrar y solo se usan alrededor de cien de forma rutinaria.

Artículo de Kim-Vy Tran publicado hoy en The Astronomical Journal presenta la confirmación espectroscópica de lentes gravitacionales potentes previamente identificados mediante redes neuronales convolucionales, desarrolladas por el científico de datos Dr. Colin Jacobs en ASTRO 3D y la Universidad de Swinburne.

El trabajo es parte de la encuesta ASTRO 3D Galaxy Evolution with Lenses (AGEL).

"Nuestra espectroscopia nos permitió mapear una imagen en 3D de las lentes gravitacionales para mostrar que son genuinas y no una mera superposición fortuita", dice el autor correspondiente, el Dr. Tran, del ARC Center of Excellence for All Sky Astrophysics in 3-Dimensions (ASTRO3D) y la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW).

"Nuestro objetivo con AGEL es confirmar espectroscópicamente alrededor de 100 lentes gravitacionales fuertes que se pueden observar desde los hemisferios norte y sur durante todo el año", dice.

El documento es el resultado de una colaboración de todo el mundo con investigadores de Australia, Estados Unidos, Reino Unido y Chile.

El trabajo fue posible gracias al desarrollo del algoritmo para buscar ciertas firmas digitales.

"Con eso pudimos identificar muchos miles de lentes en comparación con unos pocos", dice el Dr. Tran.

Las lentes gravitatorias fueron identificadas por primera vez como un fenómeno por Einstein, quien predijo que la luz se curva alrededor de objetos masivos en el espacio de la misma manera que la luz se curva al atravesar una lente.

Al hacerlo, amplía enormemente las imágenes de las galaxias que de otro modo no podríamos ver.

Si bien ha sido utilizado por los astrónomos para observar galaxias lejanas durante mucho tiempo, encontrar estas lupas cósmicas en primer lugar ha sido impredecible.

"Estas lentes son muy pequeñas, por lo que si tiene imágenes borrosas, no podrá detectarlas realmente", dice el Dr. Tran.

Si bien estos lentes nos permiten ver objetos que están a millones de años luz de distancia con mayor claridad, también deberían permitirnos "ver" la materia oscura invisible que constituye la mayor parte del Universo.

"Sabemos que la mayor parte de la masa es oscura", dice el Dr. Tran. "Sabemos que la masa desvía la luz y, por lo tanto, si podemos medir cuánta luz se desvía, podemos inferir cuánta masa debe haber allí".

Tener muchas más lentes gravitacionales a varias distancias también nos dará una imagen más completa de la línea de tiempo que se remonta casi al Big Bang.

"Cuantas más lupas tenga, más posibilidades tendrá de intentar inspeccionar estos objetos más distantes. Con suerte, podremos medir mejor la demografía de las galaxias muy jóvenes", dice el Dr. Tran.

"Luego, en algún lugar entre esas primeras galaxias realmente tempranas y nosotros, está ocurriendo una gran cantidad de evolución, con pequeñas regiones de formación estelar que convierten el gas prístino en las primeras estrellas del sol, la Vía Láctea".

"Entonces, con estos lentes a diferentes distancias, podemos mirar diferentes puntos en la línea de tiempo cósmica para rastrear esencialmente cómo cambian las cosas con el tiempo, entre las primeras galaxias y ahora".

El equipo del Dr. Tran abarcó todo el mundo, y cada grupo brindó una experiencia diferente.

"Poder colaborar con personas, en diferentes universidades, ha sido crucial, tanto para establecer el proyecto en primer lugar como para continuar con todas las observaciones de seguimiento", dice ella.

El profesor Stuart Wyithe de la Universidad de Melbourne y director del Centro ARC de Excelencia para la Astrofísica All Sky en 3 Dimensiones (Astro 3D) dice que cada lente gravitacional es única y nos dice algo nuevo.

"Además de ser objetos hermosos, las lentes gravitacionales brindan una ventana para estudiar cómo se distribuye la masa en galaxias muy distantes que no son observables a través de otras técnicas. Al presentar formas de usar estos nuevos grandes conjuntos de datos del cielo para buscar muchas lentes gravitacionales nuevas , el equipo abre la oportunidad de ver cómo las galaxias obtienen su masa", dice.

El profesor Karl Glazebrook de la Universidad de Swinburne y el líder cocientífico del Dr. Tran en el artículo rindieron homenaje al trabajo anterior.

"Este algoritmo fue iniciado por el Dr. Colin Jacobs en Swinburne. Examinó decenas de millones de imágenes de galaxias para reducir la muestra a 5000. Nunca soñamos que la tasa de éxito sería tan alta", dice.

"Ahora estamos obteniendo imágenes de estos lentes con el telescopio espacial Hubble, que van desde asombrosamente hermosos hasta imágenes extremadamente extrañas que nos llevará un esfuerzo considerable descubrir".

El profesor asociado Tucker Jones de UC Davis, otro codirector científico del artículo, describió la nueva muestra como "un gran paso adelante en el aprendizaje de cómo se forman las galaxias a lo largo de la historia del Universo".

"Normalmente, estas galaxias tempranas parecen pequeñas manchas borrosas, pero la ampliación de la lente nos permite ver su estructura con una resolución mucho mejor. Son objetivos ideales para nuestros telescopios más poderosos para brindarnos la mejor vista posible del universo primitivo", dice. .

"Gracias al efecto de lente podemos aprender cómo son estas galaxias primitivas, de qué están hechas y cómo interactúan con su entorno". + Explora más

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