La reliquia en las afueras del cúmulo de galaxias CIZA J2242 + 53, llamado "Salchicha" debido a su forma, se encuentra a una distancia de unos dos mil millones de años luz de nosotros. Las curvas de nivel muestran la intensidad de la emisión de radio a una longitud de onda de 3 cm, observado con el radiotelescopio Effelsberg de 100 m. Los colores representan la distribución de la intensidad de radio polarizada linealmente en la longitud de onda elegida, en unidades de Milli-Jansky por haz del telescopio. Los guiones cortos indican la orientación del campo magnético. La fuente brillante en la parte inferior es una radiogalaxia que pertenece al mismo cúmulo de galaxias. Crédito:© M. Kierdorf et al., A&A 600, A18
Los astrónomos de Bonn y Tautenburg en Turingia (Alemania) utilizaron el radiotelescopio de 100 m en Effelsberg para observar varios cúmulos de galaxias. En los bordes de estas grandes acumulaciones de materia oscura, sistemas estelares (galaxias), gas caliente, y partículas cargadas, encontraron campos magnéticos que están excepcionalmente ordenados a distancias de muchos millones de años luz. Esto los convierte en los campos magnéticos más extendidos del universo conocidos hasta ahora.
Los resultados se publicarán el 22 de marzo en la revista Astronomía y Astrofísica .
Los cúmulos de galaxias son las estructuras unidas gravitacionalmente más grandes del universo. Con una extensión típica de unos 10 millones de años luz, es decir, 100 veces el diámetro de la Vía Láctea, albergan una gran cantidad de estos sistemas estelares, junto con gas caliente, campos magnéticos, partículas cargadas, incrustado en grandes halos de materia oscura, cuya composición se desconoce. La colisión de los cúmulos de galaxias provoca una compresión de choque del gas caliente del cúmulo y de los campos magnéticos. Las características en forma de arco resultantes se denominan "reliquias" y se destacan por su emisión de radio y rayos X. Desde su descubrimiento en 1970 con un radiotelescopio cerca de Cambridge / Reino Unido, se han encontrado reliquias en unos 70 cúmulos de galaxias hasta ahora, pero es probable que existan muchos más. Son mensajeros de enormes flujos de gas que dan forma continuamente a la estructura del universo.
Las ondas de radio son excelentes trazadores de reliquias. La compresión de los campos magnéticos ordena las líneas de campo, que también afecta a las ondas de radio emitidas. Más precisamente, la emisión se polariza linealmente. Este efecto fue detectado en cuatro cúmulos de galaxias por un equipo de investigadores del Instituto Max Planck de Radioastronomía en Bonn (MPIfR), el Instituto Argelander de Radioastronomía de la Universidad de Bonn (AIfA), el Observatorio Estatal de Turingia en Tautenburg (TLS), y colegas en Cambridge / EE. UU. Utilizaron el radiotelescopio de 100 m del MPIfR cerca de Bad Münstereifel-Effelsberg en las colinas de Eifel en longitudes de onda de 3 cm y 6 cm. Tales longitudes de onda cortas son ventajosas porque la emisión polarizada no disminuye al pasar por el cúmulo de galaxias y nuestra Vía Láctea. La figura 1 muestra el caso más espectacular.
El radiotelescopio de 100 m cerca de Bad Münstereifel-Effelsberg. Las observaciones de la emisión de radio polarizada de los cúmulos de galaxias se realizaron con este telescopio en longitudes de onda de 3 y 6 cm. Crédito:© Norbert Junkes / MPIfR
Se encontraron reliquias linealmente polarizadas en los cuatro cúmulos de galaxias observados, en un caso por primera vez. Los campos magnéticos tienen una fuerza similar a la de nuestra Vía Láctea, mientras que los grados de polarización medidos de hasta el 50% son excepcionalmente altos, lo que indica que la emisión se origina en un campo magnético extremadamente ordenado. "Descubrimos los campos magnéticos ordenados más grandes del universo hasta ahora, extendiéndose sobre 5-6 millones de años luz ", dice Maja Kierdorf de MPIfR Bonn, el líder del proyecto y primer autor de la publicación. También escribió su tesis de maestría en la Universidad de Bonn sobre este tema. Para este proyecto, El coautor Matthias Hoeft de TLS Tautenburg desarrolló un método que permite determinar el "número Mach", es decir, la relación de la velocidad relativa entre las nubes de gas en colisión y la velocidad del sonido local, utilizando el grado de polarización observado. Los números de Mach resultantes de aproximadamente dos nos dicen que los cúmulos de galaxias chocan con velocidades de aproximadamente 2000 km / s, que es más rápido que lo que se derivaba anteriormente de las mediciones de la emisión de rayos X.
Las nuevas observaciones del telescopio Effelsberg muestran que el plano de polarización de la emisión de radio de las reliquias gira con la longitud de onda. Este "efecto de rotación de Faraday", llamado así por el físico inglés Michael Faraday, indica que también existen campos magnéticos ordenados entre los grupos y, junto con gas caliente, provocar la rotación del plano de polarización. Estos campos magnéticos pueden ser incluso más grandes que los propios grupos.
"El radiotelescopio de Effelsberg demostró nuevamente ser un instrumento ideal para detectar campos magnéticos en el universo", destaca el coautor Rainer Beck de MPIfR que trabaja en este tema desde hace más de 40 años. "Ahora podemos buscar sistemáticamente campos magnéticos ordenados en cúmulos de galaxias utilizando ondas de radio polarizadas".
