La cosmología actual se encuentra en constante cambio debido a los nuevos descubrimientos en una gran variedad de campos de la física y astrofísica modernas. Parte de estos hallazgos se deben al efecto lente gravitatoria que, entre otras cosas, proporciona información detallada sobre la composición de las galaxias y de sus velocidades peculiares. Este fenómeno natural, basado en la deflexión de la luz debido a la curvatura del espacio-tiempo, puede ser observado en distintas longitudes de onda mediante satélites o telescopios terrestres como el Hubble Space Telescope, Gaia o el futuro Vera Rubin Observatory LSST.
Más concretamente, la comparación de la fotometría de los sistemas de imágenes múltiples de cuásares con las correspondientes simulaciones del efecto microlente en dichas imágenes, nos permite estudiar los distintos tipos de materia presentes en las galaxias. Además, las lentes gravitatorias pueden emplearse para determinar los movimientos peculiares de las galaxias con el objeto de entender el papel que juega la energía oscura en la evolución del universo.
En esta tesis, utilizamos como herramienta el efecto microlente en cuásares para determinar la abundancia y masa de objetos compactos presentes en las galaxias lente. Partimos de una distribución de estrellas, a la que podemos añadir agujeros negros primordiales como una contribución secundaria a la materia en forma de objetos compactos. Asimismo, también estudiamos el impacto del movimiento de las estrellas en la determinación de velocidades peculiares de las galaxias lente. Para ello, dejamos evolucionar las estrellas mediante una distribución Gaussiana aleatoria de velocidades, con la que simulamos mapas dinámicos y contabilizamos los llamados cruces por caústica, que pueden medirse experimentalmente a partir de las curvas de luz de las fuentes en sistemas de lentes gravitatorias.
La memoria comienza con una introducción breve (§1) a los conceptos generales de las lentes gravitatorias y su aplicación en cuásares y con un análisis de la historia de la materia oscura para dar contexto a los agujeros negros primordiales como posibles candidatos para explicar su naturaleza.
A continuación (§2), se detallan los principales objetivos de la tesis que se desarrollan en los capítulos posteriores. Finalmente, se presenta en un tercer capítulo la metodología de las simulaciones y análisis estadísticos empleados para la construcción de los mapas de magnificación y sus respectivos histogramas de probabilidad.
En el capítulo 4 (Ch. I), mostramos cómo la estadística de las magnificaciones producidas por el efecto microlente se puede aproximar bastante bien con un modelo de masa única y que la masa que da el mejor ajuste cuando consideramos dos tipos de objetos se corresponde con la masa geométrica. En los capítulos 5 (Ch. II) y 6 (Ch. III) realizamos un análisis más exhaustivo de modelos bimodales de masa (mezcla de estrellas y agujeros negros) para estudiar la abundancia de agujeros negros primordiales, basándonos en la masa media estimada a partir de los últimos datos experimentales de ondas gravitacionales de las colaboraciones LIGO/Virgo. Mediante la comparación entre observaciones en el rango visible y simulaciones, teniendo en cuenta también el efecto de una distribución continua de materia, ambos capítulos concluyen que hay una probabilidad casi nula de la presencia de estos agujeros negros en las galaxias lente (o de cualquier otro objeto compacto de este tipo) y rechazan la posibilidad de que estos puedan aportar una fracción significativa a la materia oscura.
Finalmente (§7), se resumen las conclusiones principales que se derivan de estos tres capítulos y las perspectivas futuras relacionadas con nuestro trabajo (§8). En un anexo (§A) presentamos nuestras investigaciones relacionadas con la dinámica de caústicas asociadas al movimiento aleatorio de las estrellas dentro de las galaxias lente, cuyos resultados no han sido aún publicados.