¿Quiere decir que la gravedad atrae la luz? El fotón no tiene masa.

En la gravedad newtoniana la luz no debería desviarse como aquí. En la relatividad general la masa y la energía curvan el espacio-tiempo; la luz sigue las geodésicas de esa geometría. El efecto no es «atracción de un fotón masivo», sino movimiento en una métrica curva.

¿Por qué a veces se ven varias imágenes del mismo cuásar?

Cuando la fuente, la lente y el observador están casi en una misma recta, los rayos de un solo objeto rodean la lente por caminos distintos y convergen en el observador. Resultan dos o cuatro imágenes, o un anillo de Einstein completo.

¿No está exagerada la distorsión en la pantalla?

Para una sola estrella la deflexión es una fracción de segundo de arco. Aquí el radio de Einstein está agrandado para que se vea el dibujo. Los arcos gigantes de las observaciones los da ya un cúmulo de galaxias, pero la fórmula de la deflexión es la misma.

¿Para qué les sirve a los astrónomos la lente gravitacional?

El lenteo fuerte da la geometría de fuentes lejanas. El débil cartografía de forma estadística la materia oscura a partir de pequeños corrimientos del fondo. La lente además amplifica objetos muy lejanos que de otro modo no se verían.

Lente gravitacional

Los cuerpos masivos curvan los rayos de luz; en el fondo se ven distorsiones, arcos y el anillo de Einstein.

Sobre el modelo

Lente gravitacional: una masa en el primer plano curva el espacio-tiempo y desvía los rayos de una fuente lejana. En la aproximación de campo débil de la lente delgada el ángulo de deflexión es α = 4GM/(c²b), donde b es el parámetro de impacto. La lente es una masa puntual estática; la ecuación de la lente β = θ (1 − θ_E² / |θ|²) relaciona el ángulo en el plano fuente β con el ángulo en el plano imagen θ. Si el alineamiento es exacto, las imágenes se juntan en el anillo de Einstein |θ| = θ_E. Se cambian el radio de Einstein y el suavizado ε; la malla del fondo está en el plano fuente. No se modela el cálculo completo de geodésicas en la métrica ni la estructura compleja de las galaxias.

Para quién: Relatividad general y astrofísica de facultad: lenteo fuerte, anillo de Einstein.

Conceptos clave

relatividad general
curvatura del espacio-tiempo
ángulo de deflexión
anillo de Einstein
parámetro de impacto
lente gravitacional
lenteo débil
lenteo fuerte

Cómo funciona

Lente gravitacional puntual en la aproximación de lente delgada y campo débil. En el plano imagen θ es el desplazamiento angular respecto a la lente; en el plano fuente β = θ (1 − θ_E² / (|θ|² + ε²)). Si la fuente está justo detrás de la lente, las imágenes se acumulan en |θ| = θ_E — el anillo de Einstein. La malla del fondo está en el plano fuente y ya se ve distorsionada. Es un mapa plano, no una integración de geodésicas en la métrica.

Fórmulas principales

β = θ (1 − θ_E² / (|θ|² + ε²))

Anillo de Einstein: |θ| ≈ θ_E cuando la fuente está en el eje detrás de la lente

Preguntas frecuentes

¿Quiere decir que la gravedad atrae la luz? El fotón no tiene masa.: En la gravedad newtoniana la luz no debería desviarse como aquí. En la relatividad general la masa y la energía curvan el espacio-tiempo; la luz sigue las geodésicas de esa geometría. El efecto no es «atracción de un fotón masivo», sino movimiento en una métrica curva.
¿Por qué a veces se ven varias imágenes del mismo cuásar?: Cuando la fuente, la lente y el observador están casi en una misma recta, los rayos de un solo objeto rodean la lente por caminos distintos y convergen en el observador. Resultan dos o cuatro imágenes, o un anillo de Einstein completo.
¿No está exagerada la distorsión en la pantalla?: Para una sola estrella la deflexión es una fracción de segundo de arco. Aquí el radio de Einstein está agrandado para que se vea el dibujo. Los arcos gigantes de las observaciones los da ya un cúmulo de galaxias, pero la fórmula de la deflexión es la misma.
¿Para qué les sirve a los astrónomos la lente gravitacional?: El lenteo fuerte da la geometría de fuentes lejanas. El débil cartografía de forma estadística la materia oscura a partir de pequeños corrimientos del fondo. La lente además amplifica objetos muy lejanos que de otro modo no se verían.

Temas afines cerca (también de otras áreas) — o todos los 27 de «Gravedad y órbitas».

Toda la categoría →

NuevoUniversidad / investigación

Anillo de Einstein

Abrir el simulador

Lente delgada de masa puntual: β = θ − θ_E²/θ; dos imágenes, anillo al alinearse y curva de luz al pasar la fuente.

NuevoUniversidad / investigación

Sombra de un agujero negro

Abrir el simulador

Silueta y anillo estilizado; Rₛ crece con la masa — no es un trazado completo de rayos en RG.

NuevoUniversidad / investigación

Retraso de Shapiro (cuarta prueba de la RG)

Abrir el simulador

Una señal de radio que roza el borde del Sol se atrasa respecto del tiempo de propagación newtoniano: Δt ≈ (2GM/c³) ln[(r_E + r_E cos α)(r_R + r_R cos β)/b²]. Plantillas de Cassini, Mariner y Viking; retraso de ida y vuelta en microsegundos.

NuevoUniversidad / investigación

Precesión del perihelio de Mercurio

Abrir el simulador

La corrección de RG da el giro del perihelio Δω por vuelta; en Mercurio el exceso es de unos 43″ por siglo. La animación está reforzada; los números siguen la fórmula física.

NuevoUniversidad / investigación

Esfera de fotones e ISCO

Abrir el simulador

Potencial efectivo V_eff(r) en la métrica de Schwarzschild: ISCO en r = 6M, esfera de fotones en r = 3M.

NuevoEscuela

Cable de un ascensor espacial

Abrir el simulador

Perfil de tensión con la altura; máximo cerca de la órbita geoestacionaria (modelo normalizado).

Lente gravitacional

Sobre el modelo

Cómo funciona

Fórmulas principales

Preguntas frecuentes

Simuladores afines

Anillo de Einstein

Sombra de un agujero negro

Retraso de Shapiro (cuarta prueba de la RG)

Precesión del perihelio de Mercurio

Esfera de fotones e ISCO

Cable de un ascensor espacial

Lente gravitacional

Sobre el modelo

Cómo funciona

Fórmulas principales

Preguntas frecuentes