El hallazgo de una formación semejante a la Cruz de Einstein, pero con una quinta imagen central, abre la puerta al estudio detallado de un colosal halo de materia oscura en el universo primitivo.
Pocas veces una imagen astronómica provoca tanto asombro entre los expertos. Eso fue lo que ocurrió cuando el astrofísico teórico Charles Keeton recibió de su colega Andrew Baker una fotografía inusual: lo que parecía ser una clásica configuración de lente gravitacional tipo Cruz de Einstein, pero con un elemento inesperado. En el centro del patrón, aparecía una quinta imagen.
“Una quinta imagen en el centro no puede obtenerse a menos que algo extraordinario esté ocurriendo con la masa que curva la luz”, explicó Keeton.
Este descubrimiento, publicado en The Astrophysical Journal, no solo ofrece una rareza visual, sino que constituye evidencia clara de un halo de materia oscura gigantesco, imposible de detectar directamente. La clave está en esa quinta imagen, cuya existencia no puede explicarse sin añadir una masa invisible a los modelos.
Una lente gravitacional excepcional
La galaxia protagonista de este fenómeno, llamada HerS-3, se encuentra a un corrimiento al rojo de z = 3,0607. Esto significa que su luz ha viajado más de 11.000 millones de años antes de llegar hasta nosotros. Rica en polvo y en plena formación estelar, HerS-3 fue identificada en el marco del proyecto z-GAL, dedicado a rastrear galaxias polvorientas en el universo temprano mediante observaciones submilimétricas.
Las campañas con los telescopios NOEMA (en los Alpes franceses) y ALMA (en Chile) revelaron que HerS-3 aparecía replicada cinco veces. Cuatro de esas imágenes formaban la clásica cruz, pero la quinta —la más intrigante— se situaba justo en el centro. La separación angular entre las imágenes más distantes alcanzaba los 7,5 segundos de arco, un valor inusualmente amplio para este tipo de fenómenos.
Los investigadores confirmaron que todas correspondían a la misma galaxia al detectar idénticas líneas moleculares en cada imagen.
¿Qué es la Cruz de Einstein?
La llamada Cruz de Einstein es un fenómeno de lente gravitacional predicho por Albert Einstein en su teoría de la relatividad general. Ocurre cuando la luz de un objeto extremadamente lejano —como un cuásar o una galaxia— es desviada por la gravedad de otra galaxia más cercana, generando múltiples imágenes del mismo objeto.
Cuando el alineamiento es casi perfecto, la luz se curva de manera simétrica y forma cuatro imágenes dispuestas como los brazos de una cruz alrededor de la galaxia lente. El caso más famoso es Q2237+030, la “Cruz de Einstein original”, descubierta en 1985.
Lo extraordinario del sistema de HerS-3 es la presencia de una quinta imagen central, algo extremadamente raro que solo puede explicarse por la influencia de un halo de materia oscura.
El papel invisible de la materia oscura
En este caso, la lente corresponde a un grupo de cuatro galaxias a un redshift de z ≈ 1. Sin embargo, esa masa visible no era suficiente para explicar las cinco imágenes.
Al aplicar modelos de lente gravitacional, los investigadores descubrieron que era necesario añadir una quinta masa invisible al sureste de la galaxia más brillante del grupo. Esa concentración invisible se interpreta como un halo de materia oscura, cuya masa oscila entre 10¹² y 10¹³ masas solares, varias veces mayor que la de todas las galaxias visibles del conjunto.
Un laboratorio natural para la ciencia
Este hallazgo no solo confirma la presencia de materia oscura, sino que convierte al sistema HerS-3 en un laboratorio natural. Gracias al efecto de lente gravitacional, los científicos han reconstruido la forma real de la galaxia, vista de canto, con un núcleo activo y tasas de formación estelar que multiplican por diez las de la Vía Láctea.
Se estima que HerS-3 posee una masa de gas molecular de 7 × 10¹⁰ masas solares y una tasa de formación de estrellas de 455 masas solares por año, lo que la ubica entre las galaxias más activas del universo temprano.
Además, se han detectado líneas de absorción desplazadas al azul en las cinco imágenes, evidencia de potentes vientos que expulsan gas del núcleo a velocidades superiores a 350 km/s, probablemente impulsados por la intensa actividad estelar.