Escondidos en una colisión de cúmulos de galaxias distantes hay volutas de gas que se asemejan a la nave espacial Enterprise, una nave espacial icónica de la franquicia "Star Trek".

Los cúmulos de galaxias, estructuras cósmicas que contienen cientos o incluso miles de galaxias, son los objetos más grandes del Universo que se mantienen unidos por la gravedad. El gas de varios millones de grados llena el espacio entre las galaxias individuales. La masa del gas caliente es aproximadamente seis veces mayor que la de todas las galaxias combinadas. Este gas sobrecalentado es invisible para los telescopios ópticos, pero brilla intensamente en los rayos X, por lo que se requiere un telescopio de rayos X como el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA para estudiarlo.

Combinando rayos X con otros tipos de luz, como ondas de radio, Se puede obtener una imagen más completa de estos importantes objetos cósmicos. Una nueva imagen compuesta del cúmulo de galaxias Abell 1033, incluidos los rayos X de Chandra (púrpura) y las emisiones de radio de la red Low-Frequency Array (LOFAR) en los Países Bajos (azul), hace precisamente eso. También se muestra la emisión óptica del Sloan Digital Sky Survey. El cúmulo de galaxias se encuentra a unos 1.600 millones de años luz de la Tierra.

Usando datos de radio y rayos X, Los científicos han determinado que Abell 1033 son en realidad dos cúmulos de galaxias en proceso de colisión. Este evento extraordinariamente enérgico, sucediendo de arriba a abajo en la imagen, ha producido turbulencias y ondas de choque, similar a las explosiones sónicas producidas por un avión que se mueve más rápido que la velocidad del sonido.

En Abell 1033, la colisión ha interactuado con otro proceso cósmico energético:la producción de chorros de partículas de alta velocidad por la materia en espiral hacia un agujero negro supermasivo, en este caso uno ubicado en una galaxia en uno de los cúmulos. Estos chorros se revelan por emisión de radio a los lados izquierdo y derecho de la imagen. La emisión de radio es producida por electrones que giran en espiral alrededor de las líneas del campo magnético, un proceso llamado emisión de sincrotrón.

Los electrones de los chorros viajan a una velocidad muy cercana a la de la luz. A medida que la galaxia y su agujero negro se movían hacia la parte inferior de la imagen, el chorro de la derecha se desaceleró al chocar contra el gas caliente en el otro cúmulo de galaxias. El chorro de la izquierda no se desaceleró porque encontró mucho menos gas caliente, dando una apariencia deformada a los chorros, en lugar de la línea recta que normalmente se ve.

Esta imagen de Abell 1033 también proporciona un ejemplo de "pareidolia", un fenómeno psicológico en el que formas y patrones familiares se ven en datos que de otro modo serían aleatorios. En Abell 1033, las estructuras en los datos crean un parecido asombroso con muchas de las representaciones de la nave espacial Enterprise ficticia de Star Trek.

En términos de investigación astrofísica, Un estudio detallado de la imagen muestra que la energía de los electrones en la "sección de platillo" y el cuello de la emisión de radio en forma de nave estelar en Abell 1033 es mayor que la que se encuentra en la sección de propulsión estelar hacia la parte inferior izquierda (ver etiquetas). Esto sugiere que los electrones se han vuelto a energizar, presumiblemente cuando los chorros interactúan con turbulencias u ondas de choque en el gas caliente. Los electrones energéticos que producen la emisión de radio normalmente perderán cantidades sustanciales de energía durante decenas a cientos de millones de años a medida que irradian. Entonces, la emisión de radio se volvería indetectable. Sin embargo, la emisión de radio enormemente extendida observada en Abell 1033, extendiéndose sobre unos 500, 000 años luz, implica que los electrones energéticos están presentes en cantidades más grandes y con energías más altas de lo que se pensaba anteriormente. Una idea es que los electrones han recibido un impulso adicional de energía mediante episodios adicionales de choques y turbulencias.

Otras fuentes de emisión de radio en la imagen además del objeto con forma de nave estelar son los chorros más cortos de otra galaxia (etiquetados como "chorros cortos") y un "radio fénix" que consiste en una nube de electrones que se desvaneció en la emisión de radio pero luego se volvió a energizar cuando ondas de choque comprimieron la nube. Esto hizo que la nube volviera a brillar en las frecuencias de radio, como informamos en 2015.

El equipo que realizó este estudio utilizará observaciones con Chandra y LOFAR para buscar más ejemplos de cúmulos de galaxias en colisión con emisión de radio deformada. para ampliar su comprensión de estos objetos energéticos.

Un artículo que describe este resultado se publicó el 4 de octubre de 2017 edición de Avances de la ciencia .