SPT-CL J2215-3537: Se descubre un cúmulo de galaxias remoto e inesperadamente tranquilo
Los astrónomos han descubierto el cúmulo de galaxias "relajado" más distante hasta la fecha: el cúmulo más lejano jamás visto que no está siendo interrumpido por colisiones violentas con otros cúmulos de galaxias. Este hallazgo está allanando el camino para aprender cómo y cuándo se forman algunas de estas estructuras gigantescas y por qué el universo se ve como lo hace en la actualidad.
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| SPT-CL J2215-3537 (SPT2215 para abreviar) es el cúmulo de galaxias "relajado" más distante jamás encontrado, lo que significa que no muestra signos de haber sido interrumpido por colisiones violentas con otros cúmulos de galaxias. Estas imágenes muestran rayos X de Chandra, que ayudaron a identificar SPT2215 junto con otros telescopios y datos de Hubble. Antes de esto, los astrónomos no estaban seguros de que existieran cúmulos relajados en esta época del universo, porque por lo general todavía se fusionan con otros cúmulos o grupos de galaxias a medida que aumentan de tamaño. Crédito: Rayos X: NASA/CXC/MIT/M. Calzadilla; UV/Óptico/Near-IR/IR: NASA/STScI/HST; Procesamiento de imágenes: N. Wolk |
Para encontrar este cúmulo de galaxias distante y joven, los equipos de científicos utilizaron datos del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, el Telescopio Espacial Spitzer retirado de la NASA, el Telescopio del Polo Sur de la Fundación Nacional de Ciencias/Departamento de Energía y el proyecto Dark Energy Survey en Chile. Informaron los resultados en una serie de tres artículos.
Este cúmulo de galaxias, llamado SPT-CL J2215-3537 (SPT2215 para abreviar), está a unos 8.400 millones de años luz de la Tierra y se ve cuando el universo tiene solo 5.300 millones de años, en comparación con su edad actual de 13.800 millones de años. Esto implica que SPT2215 tuvo una ventaja inicial en su formación en comparación con otros cúmulos de tamaño similar, y que ha estado "flotando" durante los últimos mil millones de años, permitiéndole relajarse. Los astrónomos estiman que el cúmulo tiene una masa de unos 700 billones de veces la del Sol.
Los cúmulos de galaxias son colecciones de docenas a cientos de galaxias junto con enormes cantidades de gas caliente y materia oscura que llenan el espacio entre las galaxias, todas unidas por la gravedad. Este gas, que tiene una temperatura de millones de grados y se irradia en rayos X, puede actuar como un marcador de lo que le está sucediendo al cúmulo.
Los cúmulos de galaxias crecen con el tiempo al fusionarse con otros cúmulos o grupos de galaxias, lo que provoca alteraciones en el gas del cúmulo, como asimetrías o características nítidas. Sin embargo, dado el tiempo suficiente para "relajarse" sin una fusión, el gas puede adquirir una apariencia suave y tranquila.
“Hasta ahora, no hemos visto un cúmulo de galaxias relajado tan distante como SPT2215”, dijo Michael Calzadilla del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), autor principal del más reciente de los tres artículos, que confirmó que el cúmulo está relajado. e informa sobre otras propiedades clave del clúster.
En medio de SPT2215 hay una gran galaxia que contiene un agujero negro gigante en su centro. El artículo de Calzadilla descubrió enormes cantidades de nuevas estrellas formándose en esta gran galaxia. La formación de estrellas en la galaxia central de un cúmulo se ve impulsada por el enfriamiento del gas caliente cuando un cúmulo se relaja.
La rapidez con que el gas se enfría para formar estrellas está influenciada por el comportamiento del agujero negro gigante en el centro del cúmulo. Si el agujero negro provoca demasiados estallidos potentes, la mayor parte del gas del cúmulo no se enfriará lo suficiente como para formar una avalancha de nuevas estrellas. A diferencia de la mayoría de los cúmulos relajados observados con Chandra, el agujero negro gigante en SPT2215 no parece estar impidiendo dicho enfriamiento.
"Parece que el agujero negro en SPT2215 es lo suficientemente silencioso como para permitir que florezca la formación de estrellas", dijo Michael McDonald, también del MIT, quien es coautor de los tres artículos.
Otra característica clave de SPT2215 es el aislamiento de su galaxia central. No hay otras galaxias dentro de unos 600.000 años luz que sean tan brillantes o extensas. Esto implica que el cúmulo no ha experimentado una fusión con otro cúmulo en aproximadamente los últimos mil millones de años, lo que brinda otra evidencia de que SPT2215 está relajado.
Los científicos no estaban seguros de encontrar un cúmulo de galaxias que estuviera relajado en esta época del universo, porque por lo general todavía están experimentando la agitación de las fusiones con otros cúmulos o grupos de galaxias a medida que aumentan de tamaño.
"El hecho de que este cúmulo sea tan masivo, tan temprano en el universo sugiere una historia de formación rápida y realmente emocionante", dijo Lindsey Bleem, del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. en Lemont, Illinois, cuyo equipo informó por primera vez que había visto el cúmulo en 2020, en el primero de los tres trabajos. “Sin embargo, el hecho de que esté relajado sugiere lo contrario. Sería como encontrar una cocina ordenada justo después de la hora punta de la cena.
Estos resultados en SPT2215 encajan bien con los del Telescopio Espacial James Webb de la NASA, que ha demostrado que las galaxias se forman a una edad muy temprana.
“Los cúmulos relajados como SPT2215 son una de las señales que se han utilizado para medir la expansión del universo”, dijo Adam Mantz de la Universidad de Stanford, quien informó por primera vez el estado relajado de SPT2215 utilizando datos de Chandra en 2022, en el segundo artículo. "Agregar objetos distantes como este a nuestra muestra de cúmulos relajados nos permite restringir mejor la aceleración de la expansión cósmica y las propiedades de la energía oscura que la impulsa".
El artículo reciente de Calzadilla y sus colegas se publicó en la edición del 20 de abril de 2023 de The Astrophysical Journal. El artículo dirigido por Bleem se publicó en la edición de marzo de 2020 de The Astrophysical Journal Supplement Series. El artículo dirigido por Mantz se publicó en la edición de febrero de 2022 de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, y una versión preliminar está disponible en línea.
El Centro de Vuelo Espacial Marshall de la NASA administra el programa Chandra. El Centro de rayos X Chandra del Observatorio Astrofísico Smithsonian controla las operaciones científicas desde Cambridge, Massachusetts, y las operaciones de vuelo desde Burlington, Massachusetts.
Contacto con los medios:
Megan Watzke
Centro de rayos X Chandra, Cambridge, Massachusetts
Jonathan Deal
Centro Marshall de Vuelos Espaciales, Huntsville, Alabama
Publicado en Chandra el 20 de julio del 2023, enlace publicación.
