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✨Cómo evolucionó el Universo y hacia dónde se dirige

Lunes 13 de Noviembre de 2017




Los cúmulos de galaxias son enormes colecciones de cientos o incluso miles de galaxias y vastas reservas de gas caliente incrustadas en nubes masivas de materia oscura, material invisible que no emite ni absorbe la luz, pero puede detectarse a través de sus efectos gravitacionales. Estos gigantes cósmicos no son simplemente novedades de tamaño o circunferencia, sino que representan vías para comprender cómo evolucionó todo nuestro universo en el pasado y hacia dónde se dirige en el futuro. Para aprender más sobre los cúmulos de galaxias, incluida la forma en que crecen a través de colisiones, los astrónomos han utilizado algunos de los telescopios más potentes del mundo utilizando diferentes espectros de luz. Han enfocado largas observaciones con estos telescopios en media docena de cúmulos de galaxias. El nombre del proyecto de la invesigación de los cúmulos de galaxias es "Frontier Fields". Dos de estos cúmulos galácticos de Frontier Fields, MACS J0416.1-2403 (abreviado MACS J0416) en el panel derecho de la imagen inferiror, y MACS J0717.5 + 3745 (MACS J0717 para abreviar) en el panel izquierdo, se presentan aquí en dos imágenes de múltiples longitudes de onda.

Ubicado a unos 4.300 millones de años luz de la Tierra, MACS J0416 son en realidad dos cúmulos de galaxias que colisionan y que eventualmente se combinarán para formar un cúmulo aún mayor. MACS J0717 es uno de los cúmulos de galaxias más complejos y distorsionados conocidos, y es el sitio de una colisión entre cuatro grupos. Se encuentra a unos 5,4 mil millones de años luz de distancia de la Tierra. Estas nuevas imágenes de MACS J0416 y MACS J0717 contienen datos de tres telescopios diferentes: el Observatorio de rayos X Chandra (emisión difusa en azul), el Telescopio Espacial Hubble (rojo, verde y azul) y el Karl G. Jansky de la National Science Foundation Very Large Array (emisión difusa en rosa). Donde la radiografía y la emisión de radio se superponen, la imagen aparece morada. Los astrónomos también utilizaron datos del gigante telescopio de radio Metrewave, situado en La India para estudiar las propiedades de MACS J0416.



Los datos de Chandra muestran gas en los clústeres fusionados con temperaturas de millones de grados. Los datos de Hubble muestran galaxias en los cúmulos y otras galaxias más distantes que se encuentran detrás de los cúmulos. Algunas de estas galaxias de fondo están altamente distorsionadas debido a la lente gravitacional, la flexión de la luz por objetos masivos. Este efecto también puede magnificar la luz de estos objetos, lo que permite a los astrónomos estudiar galaxias de fondo que de otro modo serían demasiado débiles para detectarlas. Finalmente, las estructuras en los datos de radio trazan enormes ondas de choque y turbulencia. Los impactos son similares a los auges sónicos, generados por las fusiones de los cúmulos. Una pregunta abierta para los astrónomos sobre MACS J0416 ha sido: ¿Estamos viendo una colisión en estos cúmulos que está a punto de suceder o una que ya ha tenido lugar? Hasta hace poco, los científicos no han podido distinguir entre estas dos explicaciones. Ahora, los datos combinados de estos diversos telescopios brindan nuevas respuestas.

En MACS J0416, la materia oscura (que deja su huella gravitacional en los datos ópticos) y el gas caliente (detectado por Chandra) se alinean bien entre sí. Esto sugiere que los cúmulos se han capturado antes de colisionar. Si se observaban los cúmulos después de colisionar con la materia oscura y el gas caliente se separaban unos de otros, como se vio en el famoso sistema de cúmulos en colisión conocido como Bullet Cluster. El grupo en la esquina superior izquierda de la imagen de abajo, contiene un núcleo compacto de gas caliente, más fácil de ver en una imagen especialmente procesada, y también muestra evidencia de una cavidad cercana, o un agujero en el gas que emite rayos X. La presencia de estas estructuras también sugiere que una colisión importante no ha ocurrido recientemente, de lo contrario, estas características probablemente se habrían interrumpido. Finalmente, la falta de estructuras nítidas en la imagen de la radio proporciona más evidencia de que aún no se ha producido una colisión.



Con el Jansky Very Large Array, se observan siete fuentes de lentes gravitacionales, todas son fuentes puntuales o fuentes que apenas superan los puntos. Esto convierte a MACS J0717 en el cúmulo con el mayor número de fuentes de radio con lente conocidas. Dos de estas fuentes con lente también se detectan en la imagen de Chandra. Los autores sólo conocen otras dos fuentes de rayos X con lentes detrás de un cúmulo de galaxias. Todas las fuentes de radio con lente son galaxias ubicadas entre 7,8 mil millones y 10,4 mil millones años luz de distancia de la Tierra. El brillo de las galaxias en las longitudes de onda de radio muestra que contienen estrellas que se forman a altas velocidades. Sin la amplificación por lentes, algunas de estas fuentes de radio serían demasiado débiles para detectar con observaciones de radio típicas. Las dos fuentes de rayos X detectadas en las imágenes de Chandra son probablemente núcleos galácticos activos (AGN) en el centro de las galaxias.

Los AGN son fuentes compactas y luminosas alimentadas por gas calentado a millones de grados a medida que cae hacia agujeros negros supermasivos. Estas dos fuentes de rayos X se habrían detectado sin lentes, pero habrían sido dos o tres veces más débiles. Los grandes arcos de emisión de radio en MACS J0717 son muy diferentes de aquellos en MACS J0416 debido a las ondas de choque que surgen de las colisiones múltiples que ocurren en el primer objeto. La emisión de rayos X en MACS J0717 tiene más grumos porque hay cuatro cúmulos colisionando violentamente. La investigación sobre MACS J0717 fue dirigida por Reinout van Weeren del Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica y fue publicada en el número del 1 de febrero de 2016 de The Astrophysical Journal, que está disponible en línea.

Crédito:   NASA / ESA / CXC / NRAO / AUI / NSF / STScI / R. van Weeren 

ClG J0717+3745     RA = 07:17:36.500     DEC = +37:45:23.00     Mag = /
MCS J0416.1-2403     RA = 04:16:10.001     DEC = -24:03:58.00     Mag = /

4 comentarios:

  1. Hola Juan Carlos, me ha encantado esta entrada, has dado unos datos interesantísimos, y las fotografías son fantásticas, hermosas. Buenas noches, gracias por artículos como éste, felices sueños

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    1. Me alegra mucho que te haya gustado Pilar, estos estudios en los confines del Universo son fundamentales para solventar dudas sobre el comportamiento de las vastas concentraciones de galaxias y como se mueve el propio Universo. Gracias por venir querida amiga, buenas noches!

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  2. Unas imágenes Maravillosas de Cómo evolucionó el Universo y hacia dónde se dirige un excelente articulo feliz inicio de semana
    Juan Carlos un abrazo

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    1. Hola Isidro, en verdad es apasionante. un abrazo querido amigo, feliz semana!

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