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    Los astrónomos son testigos de la megafusión de galaxias

    Impresión artística de las 14 galaxias detectadas por ALMA tal y como aparecen en los inicios, Universo muy lejano. Estas galaxias están en proceso de fusión y eventualmente formarán el núcleo de un cúmulo de galaxias masivo. Crédito:NRAO / AUI / NSF; S. Dagnello

    Mirando profundamente en el espacio, un asombroso 90 por ciento del camino a través del universo observable, los astrónomos han sido testigos de los comienzos de una colisión cósmica gigantesca, la inminente colisión de 14 jóvenes, galaxias con estallidos de estrellas.

    Esta antigua megafusión está destinada a evolucionar hasta convertirse en una de las estructuras más masivas del universo conocido:un cúmulo de galaxias, ligado gravitacionalmente por materia oscura y nadando en un mar de calor, gas ionizado.

    Usando el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), un equipo internacional de científicos ha descubierto una concentración sorprendentemente densa de 14 galaxias que están a punto de fusionarse, formando el núcleo de lo que eventualmente se convertirá en un cúmulo de galaxias colosal.

    Este aplastamiento galáctico estrechamente ligado, conocido como protocolluster, se encuentra aproximadamente a 12,4 mil millones de años luz de distancia, lo que significa que su luz comenzó a viajar hacia nosotros cuando el universo tenía solo 1.400 millones de años, o alrededor de una décima parte de su edad actual. Sus galaxias individuales están formando estrellas hasta 1, 000 veces más rápido que nuestra galaxia de origen y están apiñados dentro de una región del espacio de solo tres veces el tamaño de la Vía Láctea. El cúmulo de galaxias resultante eventualmente rivalizará con algunos de los cúmulos más masivos que vemos en el universo hoy.

    Los resultados se publican en la revista Naturaleza .

    Acercándonos a las galaxias descubiertas por ALMA que están evolucionando hacia un cúmulo de galaxias. El campo exterior es de datos tomados por el Observatorio Espacial Hershel. La imagen del medio, una parte de un estudio mucho más amplio realizado por el Telescopio del Polo Sur de NSF, descubrió la fuente galáctica distante que fue estudiada por ALMA para revelar las 14 galaxias. Crédito:ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), T. Miller y S. Chapman y col .; Herschel; Telescopio del Polo Sur; (NRAO / AUI / NSF) B. Saxton

    "Haber atrapado un cúmulo de galaxias masivo en agonía es espectacular en sí mismo, "dijo Scott Chapman, astrofísico de la Universidad de Dalhousie en Halifax, Canadá, que se especializa en cosmología observacional y estudia los orígenes de la estructura en el universo y la evolución de las galaxias.

    "Pero, el hecho de que esto esté sucediendo tan temprano en la historia del universo plantea un desafío formidable para nuestra comprensión actual de la forma en que se forman las estructuras en el universo, " él dijo.

    Durante los primeros millones de años de la historia cósmica, La materia normal y la materia oscura comenzaron a agregarse en concentraciones cada vez mayores, eventualmente dando lugar a cúmulos de galaxias, los objetos más grandes del universo conocido. Con masas comparables a un millón de billones de soles, Los cúmulos pueden contener hasta mil galaxias, grandes cantidades de materia oscura, agujeros negros gigantescos, y gas emisor de rayos X que alcanza temperaturas de más de un millón de grados.

    La teoría actual y los modelos informáticos sugieren que los protocolares tan masivos como el observado por ALMA, sin embargo, debería haber tardado mucho más en evolucionar.

    Los astrofísicos simularon el ensamblaje de un cúmulo en ciernes de 14 galaxias que fue descubierto recientemente por Atacama Large Millimeter / submillimeter Array. A medida que avanza la simulación, las galaxias se fusionan en una galaxia elíptica titánica rodeada por un halo de galaxias, estrellas y polvo. Esta configuración se asemeja a la de los cúmulos de galaxias que se ven en el universo moderno. Crédito:D. Rennehan, A. Babul &B. Moa (Universidad de Victoria); C. Hayward (Instituto Flatiron); S. Chapman (Universidad de Dalhousie / Universidad de Victoria / NRC Herzberg); P. Hopkins (Caltech)

    "Cómo este conjunto de galaxias se hizo tan grande tan rápido es un misterio, no se acumuló gradualmente a lo largo de miles de millones de años, como podrían esperar los astrónomos, "dijo Tim Miller, candidato a doctorado en la Universidad de Yale y coautor del artículo.

    "Este descubrimiento brinda una oportunidad increíble para estudiar cómo los cúmulos de galaxias y sus galaxias masivas se unieron en estos entornos extremos".

    Este protocolo galáctico en particular, designado SPT2349-56, se observó por primera vez como una leve mancha de luz de longitud de onda milimétrica en 2010 con el Telescopio del Polo Sur de la Fundación Nacional de Ciencias. Las observaciones de seguimiento con el telescopio Atacama Pathfinder Experiment (APEX) ayudaron a confirmar que, de hecho, se trataba de una fuente galáctica extremadamente distante y digna de observaciones de seguimiento con ALMA. La resolución y sensibilidad superiores de ALMA permitieron a los astrónomos distinguir no menos de 14 objetos individuales en una región del espacio sorprendentemente pequeña. la confirmación del objeto era el ejemplo arquetípico de un protoglúteo en una etapa muy temprana de desarrollo.

    La distancia extrema de este cúmulo y los componentes claramente definidos ofrecen a los astrónomos una oportunidad sin precedentes para estudiar algunos de los primeros pasos de la formación de cúmulos menos de 1.500 millones de años después del Big Bang. Al utilizar los datos de ALMA como condiciones de partida para sofisticadas simulaciones por computadora, los investigadores pudieron demostrar cómo esta colección actual de galaxias probablemente crecerá y evolucionará durante miles de millones de años.

    "ALMA nos dio, por primera vez, un claro punto de partida para predecir la evolución de un cúmulo de galaxias. Tiempo extraordinario, las 14 galaxias que observamos dejarán de formar estrellas y colisionarán y fusionarán en una sola galaxia gigantesca, "dijo Chapman.

    Esta investigación se presenta en un artículo titulado "Un núcleo masivo para un cúmulo de galaxias con un corrimiento al rojo de 4,3, "por T.B. Miller, et al., que aparece en la revista Naturaleza .


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