La luz de una galaxia lejana se ha duplicado, triplicado, cuadruplicado, y en el centro ha aparecido un quinto fantasma. Así es HerS-3: una galaxia joven, llena de polvo y estrellas recién nacidas, cuya luz ha atravesado una lente gravitacional, un objeto masivo que curva los rayos como el cristal de una lupa. Normalmente, una lente produce arcos o anillos, pero aquí se ha formado una cruz de Einstein: cuatro imágenes de una misma fuente dispuestas alrededor de un centro invisible. Y ese centro no está vacío.
Los astrónomos apuntaron tres instrumentos al sistema: NOEMA, ALMA y VLA. Los espectros de las cinco imágenes coinciden en todos los detalles, lo que significa que la luz proviene realmente de una misma galaxia. Pero cuando los científicos intentaron explicar la forma de la cruz con la gravedad de las cuatro galaxias visibles, el modelo se vino abajo. Las discrepancias alcanzaban los 0.2 segundos de arco, un abismo en el mundo de las lentes. Entonces añadieron al modelo un quinto componente invisible: un halo masivo de materia oscura, una nube esférica de materia invisible que solo se manifiesta a través de la gravedad. Y la imagen encajó con una precisión mejor que 0.02 segundos de arco.
Así, la lupa cósmica mostró su mango invisible. Antes, las cruces de Einstein se buscaban en óptico e infrarrojo cercano, y en submilimétrico no se había encontrado ninguna. HerS-3 es la primera. Y también es el primer caso en que la rara geometría de la lente apunta directamente a un halo oscuro masivo en un grupo de galaxias. La masa de ese halo está entre $10^{12}$.2 y $10^{13}$ masas solares, y el aumento total del sistema es de 17 a 19 veces. En el plano de la fuente, la galaxia se ve casi de canto: un disco de 2.3 por 0.9 kiloparsecs y un potente flujo de salida de gas a una velocidad de al menos 350 km/s.
Este sistema es un laboratorio listo para usar. Futuras observaciones con ALMA y JWST permitirán resolver la estructura de la fuente a escalas de menos de 100 parsecs y comprobar cómo el flujo de salida cruza las cáusticas, las líneas donde la amplificación de la luz es máxima. El monitoreo de la variabilidad dará los retardos temporales entre las imágenes, y con ellos se puede medir la constante de Hubble. Así, una galaxia lejana multiplicada por la gravedad se convierte en una clave para la materia oscura y la expansión del universo.
Una cruz de Einstein con una quinta imagen es una configuración tan rara que, en toda la historia de las observaciones, este es el primer caso en el rango submilimétrico. La separación entre las imágenes extremas alcanza 7.5 segundos de arco, lo que equivale a distinguir una moneda a varios kilómetros de distancia.
En la novela «La luz de estrellas lejanas» de Greg Egan, las lentes gravitacionales se usan para observar civilizaciones distantes. HerS-3 es un ejemplo real de cómo una lente permite asomarse al universo temprano y «ver» lo invisible.