Cómo funciona la lente gravitacional: el telescopio del universo

Curvando la luz con la gravedad

Cuando los astrónomos necesitan ver objetos a miles de millones de años luz de distancia, a veces reciben ayuda del propio universo. La lente gravitacional se produce cuando un cuerpo celeste masivo —una galaxia, un cúmulo de galaxias o incluso una sola estrella— deforma el tejido del espacio-tiempo de tal manera que la luz que pasa cerca se curva a su alrededor, de forma muy parecida a como la luz se refracta a través de una lente de cristal.

La teoría general de la relatividad de Albert Einstein predijo este efecto en 1915, y el astrónomo Arthur Eddington lo confirmó famosamente durante un eclipse solar en 1919 al medir la desviación de la luz de las estrellas alrededor del Sol. Un siglo después, la lente gravitacional se ha convertido en una de las herramientas más poderosas de la astronomía, revelando estructuras ocultas, magnificando objetos increíblemente débiles y mapeando materia que no emite luz en absoluto.

Tres tipos de lentes

Los astrónomos clasifican la lente gravitacional en tres regímenes dependiendo de la masa de la lente y la geometría de la alineación.

Lente fuerte

Cuando la masa en primer plano es enorme —normalmente un cúmulo de galaxias que pesa billones de masas solares— y la fuente de fondo se alinea estrechamente detrás de ella, aparecen distorsiones dramáticas. La luz puede tomar múltiples caminos alrededor de la lente, produciendo arcos, imágenes múltiples o anillos completos de luz conocidos como anillos de Einstein. La lente fuerte puede magnificar objetos distantes por factores de diez a cien, convirtiendo los cúmulos de galaxias en telescopios naturales.

Lente débil

La mayoría de las líneas de visión pasan a través de regiones donde la deflexión gravitacional es sutil, demasiado pequeña para verla en una sola galaxia. Pero al analizar estadísticamente las ligeras distorsiones de la forma de miles o millones de galaxias de fondo, los astrónomos pueden reconstruir la distribución de la masa de la estructura en primer plano. La lente débil es la principal técnica que utilizan los científicos para mapear la materia oscura a través de vastos volúmenes cósmicos.

Microlente

Cuando la lente es una sola estrella o planeta, la deflexión es demasiado pequeña para resolverse en imágenes separadas. En cambio, la fuente de fondo se ilumina temporalmente a medida que la lente se desplaza a través de la línea de visión. La microlente ha demostrado ser especialmente útil para detectar exoplanetas y sondear objetos compactos oscuros en el halo de la Vía Láctea.

Por qué es importante para la materia oscura

La materia oscura constituye aproximadamente el 27% de la energía-masa total del universo, pero no emite ni absorbe luz. La lente gravitacional es uno de los pocos métodos que pueden detectarla directamente a través de su influencia gravitacional. A principios de 2026, científicos que utilizaron datos del Telescopio Espacial James Webb de la NASA publicaron uno de los mapas de materia oscura de alta resolución más detallados jamás producidos, analizando las formas de aproximadamente 800.000 galaxias de fondo para revelar cúmulos y filamentos de materia invisible que forman la red cósmica: el andamiaje sobre el que se construye toda la estructura visible del universo.

El mapa de Webb contenía aproximadamente diez veces más galaxias que los estudios terrestres anteriores y el doble que el mapa pionero de 2007 del Telescopio Espacial Hubble de la misma región, lo que proporcionó una imagen mucho más nítida de cómo se distribuye la materia oscura.

Una lupa cósmica natural

Más allá de la materia oscura, la lente gravitacional permite a los astrónomos estudiar objetos que de otro modo serían invisibles. Las supernovas con lente —explosiones estelares magnificadas por galaxias en primer plano— ofrecen una forma independiente de medir la tasa de expansión del universo. En un caso reciente, una supernova superluminosa a unos 10.000 millones de años luz de distancia apareció unas 50 veces más brillante gracias a dos galaxias en primer plano que actuaron como lentes, produciendo cinco imágenes separadas de la misma explosión.

La lente también magnifica la luz de las primeras galaxias del universo, lo que permite a telescopios como Webb y Hubble mirar hacia atrás más de 13.000 millones de años. Cúmulos de galaxias como Abell 2744 y MACS J0416 se utilizan habitualmente como lupas cósmicas para detectar algunas de las galaxias más débiles y distantes jamás observadas.

Una herramienta indispensable

La lente gravitacional se encuentra en la intersección de la relatividad general, la cosmología y la astronomía observacional. Restringe la constante cosmológica, prueba las teorías de la gravedad, revela exoplanetas y proporciona un censo imparcial de la masa en el universo, tanto visible como invisible. A medida que las encuestas de próxima generación del Observatorio Vera C. Rubin y el telescopio espacial Euclid se pongan en marcha, las mediciones de lente débil mapearán la materia oscura a través de volúmenes de espacio sin precedentes, lo que podría resolver preguntas abiertas sobre la naturaleza de la energía oscura y el destino final del cosmos.