Un equipo de astrónomos de varios países, dirigido por investigadores canadienses, ha identificado un cúmulo de galaxias que aparece mucho antes y mucho más caliente de lo que predice la ciencia actual. El cúmulo está lleno de gas intensamente caliente y existió apenas 1.400 millones de años después del Big Bang. Según la teoría establecida, los cúmulos de galaxias en esta etapa aún no deberían alcanzar temperaturas tan extremas.
Resultados, publicados el 5 de enero. la naturalezaplantean serios desafíos a los modelos ampliamente aceptados de formación de cúmulos de galaxias. Estos modelos sugieren que los cúmulos se calientan lentamente con el tiempo y sólo alcanzan esta temperatura mucho más tarde, después de volverse más grandes y estables.
“No esperábamos ver una atmósfera de cúmulo tan caliente en una etapa tan temprana de la historia cósmica”, dijo el autor principal Daji Zhu, candidato a doctorado en el Departamento de Física y Astronomía de la UBC. “En realidad, al principio era escéptico acerca de la señal porque era demasiado fuerte para ser real. Pero después de meses de verificación, confirmamos que este gas es al menos cinco veces más caliente de lo previsto, e incluso más caliente y más potente que lo que encontramos en muchos grupos actuales”.
El Dr. Scott Chapman, coautor y profesor de la Universidad de Dalhousie que dirigió la investigación mientras estaba en el Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC), dijo que los resultados apuntan a una fuerte actividad en el universo joven. “Esto nos dice que algo en el universo temprano, tal vez los tres agujeros negros supermasivos descubiertos en el cúmulo, ya está bombeando enormes cantidades de energía y dando forma al cúmulo joven, mucho antes y con más fuerza de lo que pensábamos”.
Investigando un cúmulo de galaxias bebé
Para hacer el descubrimiento, los investigadores retrocedieron casi 12 mil millones de años para estudiar un cúmulo de galaxias joven conocido como SPT2349-56. Las observaciones se realizaron utilizando el Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA), una red de radiotelescopios que incluye instrumentos diseñados, construidos y probados por la NRC.
A pesar de su antigüedad, este grupo ya es notablemente grande. Su región central se extiende por unos 500.000 años luz, aproximadamente el tamaño del halo circundante de la Vía Láctea. El cúmulo contiene más de 30 galaxias activas muy juntas y formando nuevas estrellas a un ritmo 5.000 veces mayor que el de nuestra propia galaxia.
Para medir el calor dentro del cúmulo, el equipo se basó en una técnica conocida como efecto Suniav-Zeldovich. Con este método, los científicos pueden estimar la energía térmica del medio intracúmulo: el gas que existe dentro de las galaxias de un cúmulo determinado.
“La clave para comprender las galaxias más grandes del Universo es comprender los cúmulos de galaxias”, dijo el Dr. Chapman, que también es profesor afiliado de la UBC. “Estas galaxias masivas se encuentran en su mayoría en cúmulos, y su evolución está fuertemente determinada por el entorno muy fuerte de los cúmulos cuando se forman, incluido el medio intracúmulo”.
Cómo los agujeros negros supermasivos pueden convertirse en cúmulos calientes
Las teorías actuales sugieren que el gas que forma el medio intracúmulo se acumula lentamente y se calienta a medida que la gravedad atrae un cúmulo de galaxias inestable hacia adentro con el tiempo. Se espera que este proceso cree un entorno estable y cálido a medida que el clúster madure. Las nuevas observaciones indican un inicio mucho más violento, con un calentamiento que se produce antes y más rápidamente de lo previsto.
Zhou y sus colegas ahora planean estudiar cómo diferentes fuerzas trabajan juntas dentro del cúmulo. “Queremos saber cómo interactúan la intensa formación estelar, los agujeros negros activos y esta atmósfera sobrecalentada y qué nos dice eso sobre cómo se formaron los cúmulos de galaxias actuales”. “¿Cómo puede suceder todo esto a la vez en un sistema tan joven y compacto?”
