Una lente cósmica revela la estructura interna de un cuásar exprés
Un cuásar lejano se nos presenta como cuatro puntitos de luz dispuestos en cruz. Así lo deforma la gravedad de una galaxia que se interpone en nuestra línea de visión: actúa como un vidrio imperfecto y multiplica la imagen. Cada puntito es el mismo objeto, pero su luz nos llega por caminos diferentes. Por eso, cuando el cuásar emite un destello, las cuatro imágenes no responden al mismo tiempo ni de la misma manera.
Los astrónomos han recopilado observaciones de 25 años procedentes de telescopios de ambos hemisferios. Ideando un método para restar con mayor precisión la luz de la propia galaxia que actúa como lente, han obtenido curvas de brillo muy limpias para cada una de las cuatro imágenes. Estas curvas muestran que el centelleo no se debe solo a la lente principal, sino también a las estrellas que hay en su interior, que funcionan como pequeñas lentes adicionales.
De este centelleo se ha podido extraer el dato clave: el tamaño de la región luminosa del cuásar. En luz azul, esa región mide unos 10 días-luz de diámetro, lo que equivale a la distancia entre el Sol y la nube de Oort. En luz roja, la región es notablemente más extensa. Cuanto más larga es la longitud de onda, más amplia es la fuente. El crecimiento es casi lineal: la fuente roja es aproximadamente el doble de grande que la azul.
Este resultado es una prueba directa de que el cuásar no es un punto. Se trata de un disco de gas incandescente que gira alrededor de un agujero negro supermasivo. Las partes internas, más calientes, emiten en azul y ultravioleta, mientras que las externas, más frías, emiten en rojo. Por eso el tamaño aumenta con la longitud de onda. Ahora los modelos que describen la emisión de los cuásares se enfrentan a una prueba rigurosa: deben reproducir exactamente esta relación de tamaños.
Resumen original
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2604.09160
We present an extended optical monitoring of the quadruply-imaged gravitationally lensed quasar QSO 2237+0305, the Einstein Cross, including observations from different observatories in both hemispheres and using a new photometric technique. This technique uses a region far enough from the lens system to determine accurately the sky background level, and minimises contamination from the lensing galaxy by combining analytical and numerical modeling of its structure. The resulting light curves of the four quasar images describe variations across practically the entire optical spectrum and span about 9000 days in the $$VRI$$ bands. The multi-band microlensing variability is captured with an unprecedented level of detail, and a preliminary microlensing analysis reveals an almost linear scaling of source radius with wavelength, providing direct evidence for the wavelength-dependent structure of the region contributing to optical passband fluxes. Specifically, assuming a mean microlens mass $$\langle M \rangle$$ = 0.3 $$\rm{M_{\odot}}$$ and concentric Gaussian sources that move according to the velocity distribution peaks (speed and direction) reported in a previous microlensing analysis, we find that the half-light radius of the $$g$$-band source is 9.6 $$\pm$$ 2.7 lt-day and the size of the sources grows with wavelength with a power-law index of $$\alpha$$ = 0.94 $$\pm$$ 0.05. We conclude that these long-term light curves set stringent empirical constraints on models of quasar emission and microlensing physics.
La luz del cuásar ha tardado unos 8 mil millones de años en llegarnos, más de la mitad de la edad del universo.
En la película 'Interstellar', los protagonistas observan un fenómeno similar: el agujero negro Gargantúa distorsiona la luz de su disco de acreción, generando múltiples imágenes.