Astrónomos estudian un 'banco de arena' entre islas de galaxias

Inusual galaxia con chorros curvados. Crédito: NASA/JPL-Caltech

Los astrónomos han captado una visión de una inusual galaxia que ha iluminado nuevos detalles sobre un "banco de arena" celestial que conecta dos masivas islas de galaxias. La investigación se llevó a cabo, en parte, con el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA.

Estos "bancos de arena", o filamentos, se sabe que abarcan vastas distancias entre cúmulos de galaxias y forman una estructura en rejilla conocida como la red cósmica. Aunque inmensos, estos filamentos son difíciles de ver y estudiar en detalle. Hace dos años, los ojos infrarrojos de Spitzer revelaron que uno de tales filamentos intergalácticos, que contiene galaxias con formación estelar, estaba entre los cúmulos de galaxias conocidos como Abell 1763 y Abell 1770.

Ahora, estas observaciones se ven reforzadas por el descubrimiento, dentro de este mismo filamento, de una galaxia que tiene una extraña forma de boomerang e inusuales emisiones de luz. El gas caliente da forma a la galaxia errante cuando pasa a través del filamento, presentando una nueva forma de evaluar la densidad de partículas del filamento. Los investigadores esperan que otras galaxias similares, con perfiles extrañamente curvados, sirvan como marcadores de los tenues hilos, lo que a su vez significa regiones listas para formar estrellas.

"Estos filamentos son parte integral de la evolución de los cúmulos galácticos -entre los objetos gravitatoriamente ligados más grandes del Universo- así como la creación de una nueva generación de estrellas", dijo Louise Edwards, estudiante de posdoctorado en el Instituto Tecnológico de California en Pasadena, y autora principal de un estudio que detalla sus hallazgos en la edición del 1 de diciembre de la revista Astrophysical Journal Letters. Sus colaboradores son Dario Fadda, también de Caltech, y Dave Frayer del Observatorio de Radio Astronomía de la Fundación Nacional de Ciencia en Charlottesville, Virginia.

Soplando en la brisa cósmica

Los astrónomos observaron la galaxia curvada a aproximadamente 11 millones de años-luz del centro del cúmulo galáctico Abell 1763 durante observaciones de seguimiento con el Observatorio WIYN cerca de Tucson, Arizona, y observaciones de ondas de radio con el VLA cerca de Socorro, Nuevo México. El Observatorio WIYN toma su nombre del consorcio al que pertenece y lo gestiona, el cual incluye a la Universidad de Wisconsin, Universidad de Indiana, Universidad de Yale, y los Observatorios Nacionales de Astronomía Óptica (NOAO).

La galaxia tiene una inusual proporción de radio a luz infrarroja, medidas por el VLA y Spitzer, lo que hace que se destaque como un faro. Esto se debe, en parte, a que la galaxia tiene chorros gemelos de material que se expulsan en direcciones opuestas desde el agujero negro supermasivo de su centro. Estos chorros se han hinchado formando lóbulos gigantescos de material que emite una tremenda cantidad de ondas de radio.

Edwards y sus colegas notaron que estos lóbulos parecen estar curvados hacia atrás, alejándose de la trayectoria de la galaxia a través del filamento. Esta forma de arco, razonan los astrónomos, se debe a que las partículas en el filamento empujan el polvo y gas de los lóbulos.

Midiendo el ángulo de los arqueados lóbulos, el equipo de Edwards calculó la presión ejercida por las partículas de los filamentos, y luego determinó la densidad del medio. El método es parecido a mirar las serpentinas de una cometa que vuela sobre tu cabeza, y juzgar la fuerza del viento y el grosor del aire.

De acuerdo con los datos, la densidad dentro de este filamento es, de hecho, de unas 100 veces la densidad media del Universo. Este valor concuerda con el obtenido en un estudio previo de rayos-X de filamentos y también encaja bastante bien con las predicciones de las simulaciones por supercomputador.

Súper-cúmulos interconectados

Las galaxias tienden a agruparse como grandes islas en el vacío del espacio, conocidas como cúmulos galácticos. Estas agrupaciones de galaxias, a menudo se mantienen en compañía de otros cúmulos, en lo que se conoce como "súper-cúmulos" que surgen como gigantescos muros de galaxias gravitatoriamente asociados. Estas estructuras evolucionaron a partir de zonas de material más denso, cuando el Universo se expandía rápidamente después del Big Bang, hace unos 13.700 millones de años.

Los cúmulos y hebras de esta materia primordial, finalmente se enfriaron, y parte de ellos se condensaron en las galaxias que vemos hoy. El gas restante se esparce en filamentos entre los cúmulos de galaxias. Gran parte del mismo aún está bastante caliente -aproximadamente a un millón de grados Celsius- y resplandece en rayos-X de alta energía que impregnan los cúmulos galácticos. Los filamentos se detectan mejor, por tanto, en luz de rayos-X, y se ha obtenido previamente una lectura directa de la densidad de las hebras en esta banda de frecuencias.

Pero el gas que emite rayos-X en los filamentos es mucho más difuso y débil que en los cúmulos, de la misma forma que los bancos de arena sumergidos son extremadamente difíciles de ver en comparación con las islas que asoman sobre el agua. Por tanto, obtener unas observaciones de calidad de los filamentos necesita tiempo con los actuales observatorios espaciales.

La técnica de Edwards y sus colegas, que usa frecuencias de radio que pueden alcanzar una gran cantidad de telescopios terrestres, apunta a una forma más fácil de estudiar el interior de los filamentos de los cúmulos galácticos. En lugar de trabajar para encontrar sutiles pistas de rayos-X, los astrónomos podrían confiar en estos arqueados "faros" galácticos para indicar dónde se encuentran los filamentos cósmicos.

Saber la cantidad de material que contienen estos filamentos y cómo interactúan con los cúmulos de galaxias, será muy importante para la comprensión de la evolución general del Universo, dijo Edwards.

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