ESO/ SOAR/ NASA

Un joven y masivo cúmulo de galaxias, extremadamente caliente, el mayor visto hasta el momento en el Universo lejano, ha sido estudiado por un equipo internacional de astrónomos utilizando el telescopio VLT de la organización Observatorio Europeo Austral, ESO, ubicado en el desierto de Atacama, en Chile, junto con el Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA y el Atacama Cosmology Telescope. Los nuevos resultados se anunciaron el 10 de enero de 2012 durante la 219ª Reunión de la Sociedad Astronómica Americana, AAS, en Austin, Texas, Estados Unidos.

El nuevo cúmulo de galaxias descubierto ha sido apodado con el nombre de “El Gordo”. Está compuesto por dos subcúmulos de galaxias en proceso de colisión que se precipitan a varios millones de kilómetros por hora y está tan lejos que su luz ha viajado siete mil millones de año para llegar a la Tierra.

Este cúmulo es el más masivo, el más caliente y el que más rayos X emite de todos los cúmulos hallados hasta ahora a esa distancia o más lejanos, dice Felipe Menanteau, de la Universidad Rutgers, quien lidera el estudio. Dedicamos mucho de nuestro tiempo de observación al Gordo, y estoy satisfecho por haber ganado la apuesta y haber encontrado esta sorprendente colisión de cúmulos.

Los cúmulos de galaxias son los objetos más grandes del Universo que se mantienen unidos por la gravedad. Su proceso de formación, tras la unión de grupos pequeños de galaxias, depende mucho de la cantidad de materia oscura y energía oscura que haya en el Universo en ese momento, por lo que estudiar cúmulos puede arrojar luz sobre estos misteriosos componentes del cosmos.

Los cúmulos de galaxias gigantes, como este, son exactamente lo que estábamos buscando, afirma el miembro del equipo Jack Hughes, del grupo de Rutgers. Queremos comprobar si comprendemos cómo se forman esos objetos extremos, utilizando los mejores modelos de cosmología disponibles hoy.

El equipo, liderado por investigadores chilenos y de la Universidad Rutgers, encontró El Gordo al detectar una distorsión en la radiación del fondo cósmico de microondas. Este tenue resplandor es el remanente de la primera luz emitida por el Big Bang, el origen extremadamente caliente y denso del Universo que tuvo lugar hace unos 13.700 millones de años. Esta radiación dejada por el Big Bang interactúa con los electrones del gas caliente que hay en los cúmulos de galaxias, distorsionando la apariencia del débil resplandor de fondo visto desde la Tierra. Cuanto mayor y más denso es el cúmulo, mayor es el efecto que causa en el fondo. El Gordo fue capturado en una cartografía del fondo cósmico de microondas hecha con el Atacama Cosmology Telescope.

El telescopio VLT de ESO fue utilizado por el equipo para medir las velocidades de las galaxias en esta enorme colisión de cúmulos y para medir su distancia con respecto a la Tierra. Además, el Observatorio de rayos X Chandra, de la NASA, se utilizó para estudiar el gas caliente alojado en este cúmulo.

Pese a que un cúmulo del tamaño y la distancia del Gordo es poco común, los autores afirman que los nuevos resultados son consistentes con las teorías actuales que manejan los astrónomos sobre un Universo que comenzó con una gran explosión como el Big Bang y que está compuesto en su mayor parte por materia y energía oscuras.
Es muy probable que El Gordo se formara igual que el Cúmulo Bala, un espectacular cúmulo de galaxias en interacción que está casi 4.000 millones de años luz más cerca de la Tierra. En ambos cúmulos hay evidencia que la materia ordinaria, en su mayor parte compuesta por gas caliente detectable en rayos X, ha sido arrancada de la materia oscura. El gas caliente fue frenado por la colisión, pero no la materia oscura.

Esta es la primera vez que encontramos un sistema como el Cúmulo Bala a esa distancia tan lejana, dijo Cristóbal Sifón, estudiante en la Pontificia Universidad de Católica de Chile (PUC) en Santiago. Es como el antiguo dicho: Si quieres comprender adónde vas, deberás saber dónde has estado.

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ESO/ M. Hayes

Observaciones realizadas por el telescopio VLT de la organización Observatorio Europeo Austral, ESO, han esclarecido la fuente de alimentación de una rara y amplia nube de gas resplandeciente en el Universo primitivo. Las observaciones muestran, por primera vez, que esta gigantesca “burbuja Lyman alfa” –uno de los objetos individuales más grandes que se conocen- debe estar alimentada por galaxias en su interior. Los resultados aparecen en la edición del 18 de agosto de 2011 de la revista Nature.

Un equipo de astrónomos ha usado el telescopio VLT de ESO para estudiar un curiosos objeto llamado burbuja Lyman alfa. Estas raras estructuras, enormes y muy luminosas, normalmente se ven en regiones del Universo primitivo donde la materia está concentrada. El equipo descubrió que la luz proveniente de una de estas estructuras está polarizada. En la vida cotidiana, por ejemplo,  la luz polarizada se uda para crear efectos tridimensionales en el cine. Ésta es la primera vez que se encuentra luz polarizada en una burbuja Lyman alfa  (Lyman-alpha blob, LAB) y esta observación ayuda a destrabar el misterio de cómo es que estas burbujas brillan.

“Hemos mostrado por primera vez que el brillo de este enigmático objeto corresponde a luz dispersa que proviene de las galaxias brillantes escondidas en su interior, en lugar de provenir del brillo del propio gas de la nube”, explica Mathew Hayes (Universidad de Toulouse, Francia), autor principal del artículo.

Las burbujass Lyman alfa son de los objetos más grandes del Universo: nubes gigantes de gas hidrógeno que pueden alcanzar diámetros de unas pocas centenas de miles de años luz (algo mayores que el tamaño de la Vía Láctea), y que son tan luminosas como las  galaxias más brillantes. Suelen encontrarse a grandes distancias de modo que las vemos como eran cuando el Universo tenía sólo unos pocos millones de años. Por lo tanto, son importantes para entender cómo se formaron y evolucionaron las galaxias, cuando el Universo era más joven. Sin embargo, la fuente de alimentación de su luminosidad extrema y la naturaleza principal de las estructuras, permanecía sin ser resuelta.

El equipo estudió una  de las primeras en ser encontradas y de las más brillantes de estas estructuras. Conocida como LAB-1, fue descubierta en el año 2000 y está tan lejos que su luz se ha demorado unos 11.500 millones de años para llegar hasta nosotros. Con un diámetro de unos 300.000 años luz también es una de las más grandes conocidas y tiene varias galaxias primitivas en ella, incluyendo una galaxia activa.

Existen varias teorías que compiten por explicar las burbujas Lyman alfa. Una idea postula que brillan cuando gas frío es arrastrado por la poderosa gravedad de la estructura y se calienta. Otra postula que son brillantes porque hay objetos brillantes en su interior: galaxias experimentando una vigorosa formación estelar o conteniendo voraces agujeros negros que tragan materia. Las nuevas observaciones muestran que son las galaxias embutidas y no el gas arrastrado lo que alimenta a LAB-1.

El equipo probó las dos teorías midiendo si la luz de las burbujas estaba polarizada. Mediante el estudio de cómo la luz es polarizada los astrónomos pueden averiguar los procesos físicos que produjeron la luz o qué le ha pasado entre su origen y su llegada a la Tierra. Si es reflejada o dispersa se vuelve polarizada y este sutil efecto puede detectarse mediante un instrumento muy sensible. Sin embargo, medir la polarización de la luz proveniente de una burbuja Lyman alfa es una observación muy desafiante debido a su gran distancia.

“Estas observaciones no se podrían haber hecho sin el VLT y su instrumento FORS. Claramente necesitábamos dos cosas: un telescopio con al menos un espejo de ocho metros para captar suficiente luz y una cámara capaz de medir la polarización de la luz. No muchos observatorios en el mundo pueden ofrecer esta combinación”, agrega Claudia Scarlata (Universidad de Minnesota, Estados Unidos), coautora del artículo.

Observando su objetivo por aproximadamente 15 horas con el VLT, el equipo encontró que la luz de LAB-1 estaba polarizada en un anillo alrededor de la región central y que no había polarización en el centro. Este efecto es casi imposible de producir si la luz simplemente proviene del gas cayendo por efecto de la gravedad, pero es justo lo que se esperaba si la luz originalmente viene de galaxias que están en la región central, antes de dispersarse por el gas.

Los astrónomos ahora planean buscar muchos más objetos como estos para ver si los resultados obtenidos con LAB-1 son ciertos para las otras burbujas.

Esta investigación se publica en el artículo “Central Powering of the Largest Lyman-alpha Nebula is Revealed by Polarized Radiation” por Hayes et al., que aparece en la edición de Nature del 18 de agosto de 2011.

El equipo está compuesto por Matthew Hayes (Universidad de Toulouse, Francia y Observatorio de Ginebra, Suiza), Claudia Scarlata (Universidad de Minnesota, Estados Unidos) y Brian Siana (Universidad de California, Riverside, Estados Unidos)

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http://www.eso.org/public/news/eso1130/

CFHT/IAP/Terapix/CNRS/ESO

Un nuevo estudio, que combina datos obtenidos con el telescopio VLT de la organización Observatorio Europeo Austral, ESO, en Cerro Paranal,Chile, y el observatorio espacial de rayos X XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea, ESA, ha dado una gran sorpresa. Durante los últimos once mil millones de años, la mayoría de los enormes agujeros negros en los centros de las galaxias no fueron activados por la fusión entre galaxias, como hasta ahora se pensaba.

En el corazón de la mayoría las grandes galaxias yace un agujero negro supermasivo con una masa millones (o incluso miles de millones) de veces mayor que la masa de nuestro Sol. En muchas galaxias, incluyendo nuestra Vía Láctea, el agujero negro en el centro está quieto. Pero en otras, particularmente en los orígenes de la historia del Universo, el monstruo central está engullendo material que emite una intensa radiación al caer dentro del agujero negro.

Un misterio sin resolver es la procedencia del material que activa a un agujero negro dormido mediante violentos estallidos en el centro de la galaxia, convirtiéndola en lo que se conoce como núcleo galáctico activo (AGN). Hasta ahora, muchos astrónomos creían que la mayoría de estos núcleos activos fueron encendidos por dos galaxias que se fusionaron o que pasaron muy cerca una de otra, alterando el material que habría servido finalmente de combustible para el agujero negro central. Sin embargo, los nuevos resultados indican que esta idea no es correcta para muchas galaxias activas.

Viola Allevato (Max-Planck-Institut für Plasmaphysik, Garching, Alemania) y un equipo internacional de científicos de la colaboración COSMOS, lograron observar en detalle más de 600 de estas galaxias activas en una parte de cielo extensamente estudiada, conocida como campo COSMOS. Como se esperaba, los astrónomos determinaron que lo núcleos galácticos activos extremadamente brillantes eran escasos, mientras que gran parte de las galaxias activas en los últimos once mil millones de años tenían un brillo moderado. Pero había una sorpresa; los nuevos datos mostraron que la gran mayoría de estas galaxias activas menos brillantes y más comunes no fueron encendidas por la fusión entre galaxias. Los resultados de este estudio serán publicados en el mes de julio en la revista The Astrophysical Journal.

La presencia de núcleos galácticos activos se detecta por los rayos X emitidos alrededor del agujero negro, captados por el observatorio espacial de rayos-X XMM-Newton de la ESA. Estas galaxias fueron subsecuentemente observadas con el VLT, de ESO, lo que permitió medir las distancias a estas galaxias. Al combinar las observaciones, el equipo fue capaz de crear un mapa tridimensional que muestra dónde yacen las galaxias activas.

“Nos costó más de cinco años, pero fuimos capaces de generar uno de los mayores y más completos inventarios de galaxias activas en rayos X en el cielo”, dice Marcella Brusa, una de las autoras del estudio.

Los astrónomos pudieron usar este nuevo mapa para descubrir cómo estaban distribuidas las galaxias activas y comparar estos resultados con las predicciones teóricas. También fueron capaces de ver cómo cambió la distribución a lo largo de la vida del Universo – un extenso período que comienza hace once mil millones de años atrás y que termina casi en nuestros días.

El equipo detectó que los núcleos activos se encuentran mayormente en grandes galaxias masivas con mucha materia oscura. Esto fue una sorpresa que no coincidía con las predicciones teóricas – si la mayoría de los núcleos activos eran una consecuencia de fusiones y colisiones entre galaxias, lo esperable era encontrarlos en galaxias con masa moderada (un billón de veces la masa del Sol). El equipo descubrió que la mayoría de los núcleos activos residen en galaxias con masas 20 veces mayores que el valor predicho por la teoría de fusiones.

“Estos nuevos resultados nos brindan una nueva visión sobre cómo los agujeros negros supermasivos comienzan a alimentarse”, dice Viola Allevato, autora principal del estudio. “Nos indican que los agujeros negros son normalmente alimentados por un proceso propio de la galaxia, como inestabilidades en el disco y estallidos estelares, en lugar de colisiones entre galaxias”.

Alexis Finoguenov, quien supervisó la investigación, concluye: “Incluso en el pasado distante, hace unos once mil millones de años atrás, las colisiones entre galaxias sólo pueden explicar un pequeño porcentaje de las galaxias activas con brillo moderado. En ese tiempo las galaxias estaban muy juntas, por lo que era esperable que las fusiones fueran más frecuentes que en pasado más reciente, por eso estos nuevos resultados son tan sorprendentes”.

El equipo está integrado por V. Allevato (Max-Planck-Institut für Plasmaphysi [IPP], Garching, Alemania), A. Finoguenov (Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik [MPE], Garching, Alemania y University of Maryland, Baltimore, Estados Unidos), N. Cappelluti (INAF-Osservatorio Astronomico de Bologna [INAF-OA], Italia y University of Maryland, Baltimore, Estados Unidos), T.Miyaji (Universidad Nacional Autónoma de México, Ensenada, México y University of California en San Diego, Estados Unidos), G. Hasinger (IPP), M. Salvato (IPP, Excellence Cluster Universe, Garching, Alemania y California Institute of Technology, Pasadena, Estados Unidos), M. Brusa (MPE), R. Gilli (INAF-OA), G. Zamorani (INAF-OA), F. Shankar (Max-Planck-Institut für Astrophysik, Garching, Alemania), J. B. James (University of California en Berkeley, Estados Unidos y University of Copenhagen, Dinamarca), H. J. McCracken (Observatoire de Paris, Francia), A. Bongiorno (MPE), A. Merloni (Excellence Cluster Universe, Garching, Alemania y MPE), J. A. Peacock (University of California en Berkeley, Estados Unidos), J. Silverman (University of Tokyo, Japón) y A. Comastri (INAF-OA).

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http://www.eso.org/public/news/eso1124/

NASA/ ESA/ ESO/ CXC/ D. Coe (STScI)/J. Merten (Heidelberg/Bologna)

Un equipo de científicos logró unir las piezas de la compleja y violenta historia del cúmulo de galaxias Abell 2744, apodado cúmulo de Pandora, usando telescopios espaciales y terrestres, incluyendo el telescopio VLT de la organización Observatorio Europeo Austral, ESO. en Chile y el Telescopio Espacial Hubble. Abel 2744 parece ser el resultado del encuentro simultáneo de cuatro cúmulos de galaxias distintos, una compleja colisión que ha producido extraños efectos nunca antes observados de manera conjunta.

Cuando grandes cúmulos de galaxias chocan entre sí, el caos resultante es un tesoro de información para los astrónomos. Mediante el estudio de uno de los cúmulos en colisión más complejos e inusuales en el cielo, un equipo internacional de astrónomos consiguió armar las piezas de la historia de este choque cósmico que se prolongó durante 350 millones de años.

Julian Merten, uno de los científicos que lideró el nuevo estudio del cúmulo Abell 2744, explica: “Así como el investigador de un choque va uniendo las piezas que causaron un accidente, nosotros podemos usar las observaciones de estos múltiples choques cósmicos para reconstruir eventos que ocurrieron durante un período de cientos de millones de años. Esto nos revela cómo se formaron las estructuras en el Universo y cómo interactúan entre sí diferentes tipos de materia cuando se encuentran y chocan”.

“Lo bautizamos como el cúmulo de Pandora porque muchos fenómenos diferentes y extraños se desencadenaron a causa de la colisión. Algunos de estos fenómenos nunca antes habían sido observados”, agrega Renato Dupke, otro integrante del equipo.

Abell 2744 pudo ser estudiada como nunca antes gracias a la combinación de datos obtenidos con el telescopio VLT, de ESO, en Cerro Paranal (Chile), el telescopio japonés Subaru, el Telescopio Espacial Hubble NASA/ESA, y el Observatorio espacial Chandra de Rayos X de la NASA.

Las galaxias en el cúmulo son claramente visibles en las imágenes del VLT y el Hubble. Si bien las galaxias son brillantes, sólo se puede apreciar el 5% de su masa. El resto es gas (cerca de un 20%), que por su alta temperatura sólo emite rayos X, y energía oscura (cerca de un 75%) que es completamente invisible. Para comprender lo que ocurre en esta colisión el equipo necesitó trazar un mapa de las posiciones de todos los tipos de masa en Abell 2744.

La materia oscura es particularmente escurridiza ya que no emite, absorbe o refleja luz (de ahí su nombre), sino que sólo se hace perceptible a través de su atracción gravitacional. Para marcar con exactitud la ubicación de esta misteriosa substancia, el equipo aprovechó un fenómeno conocido como lente gravitacional, que corresponde a la curvatura de los rayos de luz provenientes de galaxias distantes al pasar a través de campos gravitacionales presentes en el cúmulo. El resultado es una serie de reveladoras distorsiones en las galaxias del fondo observadas con el VLT y el Hubble. Trazando cuidadosamente la forma como estas imágenes se distorsionan, es posible trazar un mapa bastante preciso de la ubicación de la materia oscura.

Comparativamente, encontrar el gas caliente en el cúmulo es mucho más simple ya que el Observatorio espacial Chandra de Rayos X puede observarlo directamente. Estas observaciones no sólo son cruciales para determinar dónde está el gas, sino también para mostrar el ángulo y la velocidad a la que chocan los diferentes componentes del cúmulo.

Cuando los astrónomos revisaron los resultados se encontraron con varios rasgos curiosos: “Abell 2744 parece haberse formado a partir de cuatro cúmulos diferentes involucrados en una serie de colisiones durante un período de unos 350 millones de años. La complicada e irregular distribución de los diferentes tipos de materia es extremadamente inusual y fascinante”, dice Dan Coe, el otro autor principal del estudio.

Al parecer, la compleja colisión ha separado parte del gas caliente y la materia oscura, por lo que éstas ahora se encuentran separadas una de la otra y de las galaxias visibles. El cúmulo de Pandora combina varios fenómenos que solamente han podido ser observados, en otros sistemas, de forma aislada .

Cerca del centro del cúmulo hay una “bala”, lugar en el cual el gas de un cúmulo colisiona con el de otro, creando una onda de choque. La materia oscura pasa a través de la colisión sin ser afectada.

En otra parte del cúmulo parece haber galaxias y materia oscura, pero no gas. El gas puede haber sido  eliminado durante la colisión, dejando tras de sí sólo una débil estela.

Características incluso más extrañas yacen en las partes exteriores del cúmulo. Una región contiene una gran cantidad de materia oscura, pero no posee galaxias luminosas ni gas caliente. Una nube de gas que se encuentra separada fue eyectada, la que precede en lugar de seguir a la materia oscura asociada. Esta caótica distribución podría estar insinuando a los astrónomos algo sobre el comportamiento de la materia oscura y cómo los variados ingredientes del Universo interactúan entre sí.

Los cúmulos de galaxias son las mayores estructuras en el cosmos; contienen literalmente billones de estrellas. La manera en que se forman y se desarrollan a través de repetidas colisiones tiene profundas consecuencias en nuestra comprensión del Universo. Los estudios sobre el cúmulo de Pandora, el más complejo y fascinante en su tipo encontrado hasta ahora, continúan avanzando.

Esta investigación se presenta en el artículo científico titulado Creation of cosmic structure in the complex galaxy cluster merger Abell 2744, que aparecerá en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

El equipo de trabajo está conformado por J. Merten (Institute for Theoretical Astrophysics, Heidelberg, Alemania; INAF-Osservatorio Astronomico di Bologna, Italia), D. Coe (Space Telescope Science Institute, Baltimore, Estados Unidos), R. Dupke (University of Michigan y Eureka Scientific, Estados Unidos; Observatório Nacional, Rio de Janeiro, Brasil), R. Massey (University of Edinburgh, Escocia), A. Zitrin (Tel Aviv University, Israel), E.S. Cypriano (Universidade de São Paulo, Brasil), N. Okabe (Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics, Taiwan), B. Frye (University of San Francisco, Estados Unidos), F. Braglia (University of British Columbia, Canadá), Y. Jimenez-Teja (Instituto de Astrofísica de Andalucía, Granada, España), N. Benitez (Instituto de Astrofisica de Andalucia), T. Broadhurst (Universidad del País Vasco, España), J. Rhodes (Jet Propulsion Laboratory/Caltech, Estados Unidos), M. Meneghetti (INAF-Osservatorio Astronomico di Bologna, Italia), L. A. Moustakas (Caltech), L. Sodre Jr. (Universidade de São Paulo, Brasil), J. Krick (Spitzer Science Center/IPAC/Caltech, Estados Unidos) y J. N. Bregman (University of Michigan).

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http://www.eso.org/public/news/eso1120/

ESA

El telescopio espacial Planck ha obtenido las primeras imágenes de cúmulos de galaxias realizadas mediante el efecto Sunyaev-Zel’dovich (SZ), resultado de la interacción de la radiación de fondo de microondas con la materia en esos cúmulos. Investigadores del Grupo de Cosmología Observacional del Instituto de Física de Cantabria (IFCA, centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas y la Universidad de Cantabria), que trabajan en el proyecto Planck, valoraron el resultado como “de gran relevancia”, ya que es la primera vez que se realizan este tipo de observaciones.

Los cúmulos contienen cientos de galaxias y son los objetos más grandes del Universo. A través de su estudio se puede inferir la cantidad de materia del Universo, su edad y las propiedades de la materia oscura, la cual es aún un misterio para la ciencia. El descubrimiento “abre una ventana totalmente nueva sobre los supercúmulos”, explica José María Diego, investigador del IFCA y uno de los miembros del grupo que investiga los cúmulos con el efecto SZ. Según el científico, Planck permitirá responder a preguntas clave sobre la localización de la materia bariónica perdida alrededor de cúmulos de galaxias y sobre la formación de estas estructuras.

La detección de este supercúmulo es un avance a los nuevos descubrimientos que aportara Planck en este campo. Los datos de Planck muestran una gran concentración de plasma caliente entre los tres cúmulos (los cuales se pueden observar en rayos X) que forman el supercúmulo. La presencia de este gas podría explicarse con fenómenos muy energéticos en el interior de los cúmulos o con una colisión entre los cúmulos que dejaría una gran concentración de plasma en el espacio existente entre ellos.

Cazador de cúmulos
Lanzado el 14 de mayo de 2009 para estudiar la luz más antigua del cosmos: el Fondo Cósmico de Microondas (CMB), el telescopio espacial cuenta con un conjunto de nueve canales de frecuencia que cubren todo el rango espectral desde 30 a 857 GHz, lo que le convierte en un excelente cazador de cúmulos de galaxias. De hecho, los canales fueron seleccionados cuidadosamente por el equipo de Planck para el estudio del efecto SZ. Planck seguirá observando el Universo desde el espacio hasta el año 2013.

El Instituto de Física de Cantabria y el Departamento de Ingeniería de Comunicaciones de la UC han trabajado en el diseño y la calibración del Instrumento de Baja Frecuencia (LFI, en inglés Low Frecuency Instrument) de Planck. El IFCA también participa en la fase de explotación científica de los datos, con especial dedicación a la separación de las distintas componentes presentes en las imágenes.

Más información en:
http://www.unican.es/

Rayos X: NASA/ CXC/ SAO/ M.Markevitch; Radio: TIFR/ GMRTSAO/ INAF/ R.Cassano, S.Giacintucci; Óptica: DSS

Una imagen compuesta, publicada esta semana por el observatorio de rayos X Chandra, de la NASA, muestra la parte norte del cúmulo de galaxias Abell 1758, situado a unos 3200 millones años luz de la Tierra, y exhibe  los efectos de una colisión entre dos cúmulos de galaxias más pequeñas. Los datos de Chandra de rayos X (en color azul) muestran el gas caliente en el cúmulo y los datos del radiotelescopio gigante de ondas métricas GMRT, en la India (en color rosa) muestran enormes “halos” generados por las partículas ultra-relativistas y los campos magnéticos en escalas enormes. Los datos del relevamiento óptico digital del cielo DSS están en color dorado.

Un estudio de este cúmulo de galaxias y de otros 31 con el Chandra y el GMRT muestra que gigantescos halos de radio se generan durante las colisiones entre cúmulos de galaxias. Este resultado implica que los cúmulos de galaxias con halos de radio están aún en formación, mientras que los cúmulos sin estas emisión de radio no siguen acumulando grandes cantidades de material. El resultado también implica que los electrones relativistas parecen ser acelerados por la turbulencia generada por las fusiones entre cúmulos.

Los cúmulos de galaxias son las estructuras más grandes del Universo que están unidas por la gravedad. Se forman cuando pequeños cúmulos o grupos de galaxias colisionan y se fusionan. Las colisiones entre cúmulos de galaxias, como ésta en Abell 1758 y su prima más famosa, la del Cúmulo Bala, son los eventos más energéticos del Universo luego del Big Bang. Su tasa de crecimiento en los últimos 7 mil millones años ha sido retrasada por los efectos de la energía oscura, como lo muestran estudios previos con Chandra.

Más información en:

http://chandra.harvard.edu/

Rayos X: NASA/ CXC/ KIPAC/ N. Werner et al - Radio: NSF/ NRAO/ AUI/ W. Cotton

Una imagen publicada esta semana muestra la erupción de un “súper volcán” galáctico en la galaxia masiva M87, según lo demuestran el observatorio de rayos X Chandra, de la NASA, y el conjunto de radiotelescopios Very Large Array (VLA) de la Fundación Nacional de Ciencia (NSF).

A una distancia de unos 50 millones de años luz, M87 está relativamente cerca de la Tierra y se encuentra en el centro del cúmulo de Virgo, que contiene miles de galaxias.

El cúmulo que rodea a M87 está lleno de gas caliente resplandeciente en la luz de rayos X (se muestra en azul) que es detectada por Chandra. A medida que este gas se enfría, cae hacia el centro de la galaxia donde se debe seguir enfriando aún más rápido y forma nuevas estrellas.

Sin embargo, las observaciones de radio con el VLA (en rojo) sugieren que en M87 chorros de partículas muy energéticas producidos por el agujero negro interrumpen este proceso. Estos chorros levantan el gas relativamente frío cerca del centro de la galaxia y producen ondas de choque en la atmósfera de la galaxia debido a su velocidad supersónica.

La interacción de esta “erupción” cósmica con el ambiente de la galaxia es muy similar a la del volcán Eyjafjallajökull, en Islandia,  que se produjo en 2010. En Eyjafjallajökull, bolsas de gas caliente emergieron a la superficie de la lava, que generaron ondas de choque que se las puede ver atravesando el humo gris del volcán. Este gas caliente, entonces,  se eleva en la atmósfera, arrastrando la ceniza oscura. Este proceso puede ser visto en una película del volcán Eyjafjallajökull donde las ondas de choque que se propagan en el humo son seguidas por la aparición de nubes de cenizas oscuras, en la atmósfera.

En analogía con Eyjafjallajökull, las partículas energéticas producidas en las cercanías del agujero negro surgen a través de la emisión de rayos X de la atmósfera del cúmulo, elevando el gas más frío cerca del centro de M87 a medida que se levanta. Esto es similar a los gases volcánicos calientes arrastrando hacia arriba las nubes de ceniza oscura. Y al igual que el volcán en la Tierra, ondas de choque puede ser vistas cuando el agujero negro bombea partículas energéticas en el gas del cúmulo.

Más información en:

http://www.nasa.gov/

NASA / JPL-Caltech / K.Tran (Texas A&M)

Del mismo modo que las parejas tranquilas y de mediana edad que residen pacíficamente en algunas de las mayores ciudades del mundo, las familias de algunas galaxias también tienen una salvaje juventud que recién ahora revelan, por primera vez, según una investigación realizada por astrónomos de la Universidad de Texas A & M.

En observaciones que está llevando a cabo de uno de los primeros y más distantes cúmulos de galaxias del Universo, usando el telescopio espacial Spitzer, de la NASA, un equipo internacional de investigadores liderado por la Dra. Kim-Vy Tran de la Universidad Texas A & M, ha descubierto que una fracción significativa de estas galaxias antiguas están aún formando estrellas activamente.

Tran, que es profesora asistente en el Departamento de Física y Astronomía de la Universidad Texas A & M  y miembro del Instituto P. George y Cynthia Woods Mitchell de Física Fundamental y Astronomía, y su equipo han pasado los últimos cuatro meses analizando imágenes tomadas por el fotómetro multibanda MIPS (Multiband Imaging Photometer for Spitzer), observando, esencialmente, 10 mil millones de años  en el pasado, un cúmulo de galaxias de alto desplazamiento al rojo conocido como CLG J02182-05102. Pocos meses después de descubrir el cúmulo y por el hecho de ser sorprendentemente “moderno” , en su aspecto y tamaño, a pesar de estar siendo observado a tan sólo 4 mil millones de años después del Big Bang, el equipo de la Universidad Texas A& M  pudo determinar que el cúmulo de galaxias produce cientos a miles de nuevas estrellas cada año: una tasa de natalidad muy superior a la que se presenta en las galaxias cercanas.

Lo que es particularmente llamativo, según Tran, es el hecho que la tasa de natalidad estelar es mayor en el centro del cúmulo que en sus bordes – exactamente lo opuesto a lo que sucede en nuestra parte local del Universo, donde los núcleos de los cúmulos de galaxias son conocidos como cementerios galácticos, llenos de enormes galaxias elípticas compuestas por estrellas viejas.

“Un sello distintivo bien establecido de la evolución galáctica en acción es la forma en que disminuye la fracción de galaxias con formación de estrellas a medida que  aumenta la densidad de galaxias”, explica Tran, autora principal del estudio del equipo que aparece en Astrophysical Journal Letters. “En otras palabras, hay más galaxias con formación de estrellas en el campo que en los núcleos poblados de los cúmulos de galaxias. Sin embargo, en nuestro cúmulo, nos encontramos con muchas galaxias con tasas de formación de estrellas comparables a sus primas en ambientes de densidad más baja”.

Exactamente por qué aumenta este poder de formación de estrellas a medida que las galaxias están en regiones cada vez más densas sigue siendo un misterio. Tran piensa que el ambiente de alta densidad poblacional podría dar lugar a  disparar la actividad entre las galaxias, o bien que todas las galaxias eran muy activas cuando el Universo era joven.

El descubrimiento del grupo tiene implicaciones potencialmente convincentes que, en última instancia, podrían revelar más acerca de cómo se forman las galaxias masivas. Las observaciones de los cúmulos de galaxias cercanas confirman que están hechos de estrellas que tienen, al menos, 8 a 10 mil millones de años, lo que significa que CLG J02182-05102 se está acercando al final de su período de hiperactiva formación de estrellas.

Ahora que han identificado la época en que los cúmulos de galaxias están haciendo sus últimas estrellas, los astrónomos pueden centrarse en comprender por qué el ensamblado de galaxias masivas tiene una transición de muy activo a pasivo. La identificación de cuánto tiempo le toma a las galaxias en los cúmulos aumentar su masa estelar, así como el momento en que cesan, proporcionan fuertes restricciones a cómo se forman estas galaxias masivas.

“Nuestro estudio demuestra que al mirar más lejos en el Universo distante,  hemos puesto de manifiesto el eslabón perdido entre las galaxias activas y las gigantes que viven en reposo, en el Universo local “, añade Tran. “Nuestro descubrimiento indica que los estudios futuros de los cúmulos de galaxias en este rango de desplazamientos al rojo deberán ser especialmente fructíferos para la comprensión de cómo se forman estas galaxias masivas en función de su ambiente”.

El equipo de Tran incluye a su compañero de Texas A & M, el astrónomo Dr. Casey Papovich, que identificó por primera vez el cúmulo de galaxias CLG J02182-05102 en mayo. La colección de alrededor de 60 galaxias se observa a tan sólo 4 mil millones de años después del Big Bang, por lo que es el más temprano cúmulo de galaxias que se ha detectado. Sin embargo, el equipo no estaba impresionado por su edad sino por su aspecto sorprendentemente moderno – una colección enorme de galaxias rojas, típicas sólo en los cúmulos locales.

El hecho que el equipo de Tran fue capaz de ver estas galaxias activas tan atrás en el tiempo (Tran compara su hallazgo a descubrir que su abuelo afable había vivido una juventud rápida y furiosa) es sólo el prefacio de lo que con el tiempo esperan aprender sobre estos cúmulos. Tran continuará liderando una colaboración internacional junto a Papovich y sus investigadores postdoctorales para examinar más a fondo estos cúmulos y esperan poder entender por qué están siendo tan enérgicos.

“Vamos a analizar nuevas observaciones programadas para ser tomadas con el telescopio espacial Hubble y el telescopio espacial Herschel para estudiar estas galaxias más cuidadosamente para comprender por qué son tan activas”, añade Tran. “También vamos a empezar a buscar en varios cúmulos de galaxias más distantes para ver si encontramos un comportamiento similar”.

Los hallazgos del equipo se detallan en su artículo: “Reversal of Fortune: Confirmation of an Increasing Star Formation-Density Relation in a Cluster at z=1.62″.

Más información en:

http://tamunews.tamu.edu/

NASA/ ESA/ Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Una imagen de larga exposición realizada por el telescopio espacial Hubble muestra la majestuosa cara de una galaxia espiral situada profundamente dentro del cúmulo de galaxias de Coma, que se encuentra 320 millones de años luz de distancia, en la constelación boreal de Coma Berenices.

La galaxia, conocida como NGC 4911, contiene ricas sendas de polvo y gas cerca de su centro. Éstas son recortadas por brillantes cúmulos de estrellas recién nacidos y nubes rosadas iridiscentes de hidrógeno, cuya existencia indica la activa formación de estrellas. El telescopio Hubble también ha capturado los brazos espirales externos de NGC 4911, junto a miles de otras galaxias de varios tamaños. La alta resolución de las cámaras del Hubble, junto a la exposición, considerablemente larga, ha permitido observar estos débiles detalles .

NGC 4911 y otras espirales cerca del centro del cúmulo se están transformando por el tirón gravitatorio de sus vecinas. En el caso del NGC 4911, arcos tenues de los brazos espirales externos de la galaxia se arrastran y distorsionan por las fuerzas de una galaxia compañera (NGC 4911A), arriba a la derecha. El material despojado  resultante, finalmente se dispersa por todo el núcleo del cúmulo de Coma, donde alimentan las  poblaciones intergalácticas de estrellas y cúmulos estelares.

El cúmulo de Coma alberga a cerca de 1.000 galaxias, por lo que es una de las más densas colecciones de galaxias en el Universo cercano. En la época actual, se continúan transformando las galaxias debido a las interacciones de los sistemas de galaxias próximos en los cúmulos densos. La vigorosa formación estelar se activa en tales colisiones.

Las galaxias de este cúmulo están tan densamente empaquetadas que están sometidas a frecuentes interacciones y colisiones. Cuando las galaxias de masa casi igual se fusionan, forman las galaxias elípticas. La fusión es más probable que ocurra en el centro del cúmulo, donde la densidad de galaxias es mayor, dando lugar a más galaxias elípticas.

Esta imagen en color natural del Hubble, combina datos obtenidos en 2006, 2007 y 2009 por la Cámara Planetaria de Gran Campo 2 y por la Cámara Avanzada para Relevamientos, requiriendo 28 horas de tiempo de exposición.

Más información en:

http://hubblesite.org/

R. Carrasco et al., Gemini Obs. /AURA

Una lente gravitacional recientemente descubierta y situada en un cúmulo de galaxias relativamente cercano, está permitiendo a los astrónomos concluir que el cúmulo alberga a la galaxia más masiva conocida en el Universo local. El estudio también reafirma que el canibalismo galáctico es una de las razones por la cual esta galaxia es tan obesa, agrandando la escala hasta en 30 billones de veces la masa del Sol.

Esta galaxia supermasiva está ubicada en el núcleo del cúmulo de galaxias Abell 3827, localizado a aproximadamente 1.400 millones de años luz de distancia. Esta galaxia y cientos de sus compañeras más pequeñas, son visibles en una impactante imagen recién publicada por el Observatorio Gemini. La imagen es parte de un artículo publicado en The Astrophysical Journal Letters que da cuenta del estudio de ésta galaxia masiva usando lentes gravitacionales detectadas alrededor de su núcleo (también visibles en la imagen) para brindar nuevas medidas sobre la masa extrema de la galaxia.

Aunque esta galaxia brillante (conocida como ESO 146-IG 005) domina el núcleo de Abell 3827, “la magnitud de su apetito no ha sido apreciada en su real magnitud,” señaló el astrónomo de Gemini Rodrigo Carrasco, miembro del equipo que utilizó el telescopio de 8 metros de Gemini Sur, en Chile, para estudiar esta galaxia y su cúmulo. Las observaciones de Gemini revelaron, por primera vez, los efectos de las lentes gravitacionales cerca del núcleo de ESO 146-IG 005.

Una lente gravitacional se forma cuando un objeto masivo (en este caso el núcleo de esta galaxia supermasiva) distorsiona su espacio local. La luz de una galaxia que se encuentra detrás (en este caso dos galaxias), es desviada de su camino original. Desde nuestra perspectiva, podemos ver la luz de las galaxias posteriores deformada como una estructura de anillos y arcos alrededor del objeto deflectante. Los arcos de ambas galaxias son claramente visibles en las nuevas imágenes de Gemini.

“La lente gravitacional que descubrimos nos ha permitido medir, en forma precisa, la masa de este galaxia “monstruo”, por primera vez. La masa calculada es mayor, en un factor 10, que las estimaciones previas obtenidas con observaciones en rayos X”, dijo Carrasco. “Si suponemos que nuestro modelo es correcto, ésta es, con seguridad, la galaxia más masiva conocida en el Universo local”.

Esta excepcional galaxia no nació simplemente masiva; ha crecido devorando a sus compañeras en lo que se conoce quizás como el ejemplo más extremo de “canibalismo galáctico”. “Esta caníbal come de manera desordenada, dejando restos parcialmente digeridos de al menos cuatro galaxias, más pequeñas, aún visibles cerca de su núcleo”, señala el miembro del equipo Michael West, astrónomo del Observatorio Europeo Austral, ESO, quien observó por primera vez este sistema, hace más de una década y señala haberse sorprendido inmediatamente por la compleja morfología de esta galaxia gigante caníbal. “Juzgando por el número de galaxias cercanas que ya existen cerca de su alcance gravitacional, eventualmente esta galaxia crecerá aún más”.

Estas observaciones dan paso a importantes reflexiones acerca del proceso de crecimiento de las galaxias, especialmente en el área de las galaxias elípticas; estas galaxias parecen no haber adquirido su masa total rápidamente en el Universo temprano, sino que muestran un crecimiento significativo a través de fusiones y canibalismo en una etapa más tardía, luego que muchas de sus estrellas ya se habían formado. Las galaxias resultantes, como ésta, pueden ser extremadamente masivas.

Las observaciones de Gemini se hicieron utilizando el Espectrógrafo Multi Objetivo de Gemini (GMOS) en el telescopio de Gemini Sur, en Chile. Observaciones espectroscópicas posteriores utilizaron el mismo instrumento para confirmar las distancias (desplazamientos al rojo) de las galaxias que se encuentra detrás y cuya luz fue desviada por la galaxia masiva. Estas dos galaxias se encontraron aproximadamente a 2.700 y 5.100 millones de años luz de distancia (z = 0,2 y 0,4 respectivamente).

Además de to R. Carrasco y M. West, el quipo incluye a los astrónomos de Gemini P. Gomez, H. Lee, R. Diaz, J. Turner, B. Miller, M. Bergmann, y T. Verdugo (Universidad de Valparaiso, Chile). Los resultados completos aparecen en Carrasco et al. Strong Gravitational Lensing by the Super-Massive cD Galaxy in Abell 3827, The Astrophysical Journal Letters 715, L1, 2010.

Más información en:

http://www.gemini.edu/