Los investigadores que utilizaron el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) lograron obtener imágenes de un "agujero" de radio alrededor de un cúmulo de galaxias a 4.800 millones de años luz de distancia. Esta es la imagen de mayor resolución jamás tomada de un agujero de este tipo causado por el efecto Sunyaev-Zel'dovich (efecto SZ). La imagen demuestra la alta capacidad de ALMA para investigar la distribución y temperatura del gas alrededor de los cúmulos de galaxias a través del efecto SZ.

Un equipo de investigación dirigido por Tetsu Kitayama, Universidad de Toho, Japón, y Eiichiro Komatsu, Instituto Max Planck de Astrofísica, Alemania, utilizó ALMA para investigar el gas caliente en un cúmulo de galaxias. El gas caliente es un componente clave para comprender la naturaleza y evolución de los cúmulos de galaxias. Aunque el gas caliente no emite ondas de radio por sí mismo, que sería detectable con ALMA, el gas dispersa las ondas de radio del Fondo Cósmico de Microondas y hace un "agujero" alrededor del cúmulo de galaxias. Esto se denomina efecto Sunyaev-Zel'dovich (nota).

El equipo observó el cúmulo de galaxias RX J1347.5-1145 ubicado a 4.800 millones de años luz de distancia. Este cúmulo de galaxias es bien conocido entre los astrónomos por su fuerte efecto SZ y se ha observado muchas veces con radiotelescopios. Estas observaciones revelaron una distribución desigual del gas caliente en este cúmulo de galaxias, que no se vio en las observaciones de rayos X. Por tanto, los astrónomos necesitaban observaciones de mayor resolución; estos sin embargo, fueron difíciles de obtener con radiointerferómetros de alta resolución, ya que el gas caliente en los cúmulos de galaxias es relativamente uniforme y está ampliamente distribuido.

ALMA utilizó Atacama Compact Array para superar esta dificultad, que proporciona un campo de visión más amplio con sus antenas de menor diámetro y la configuración de antena compacta. Al utilizar los datos de Morita Array, Los astrónomos pueden medir con precisión las ondas de radio de los objetos que se extienden sobre un gran ángulo en el cielo. Con ALMA, el equipo obtuvo así una imagen de efecto SZ de RX J1347.5-1145, con el doble de resolución y diez veces mejor sensibilidad que las observaciones anteriores. Esta es la primera imagen del efecto SZ con ALMA.

"La nueva observación de ALMA no solo confirma las observaciones anteriores, pero también proporciona una imagen con la mayor resolución y mayor sensibilidad, que abrirá una nueva era de la ciencia SZ, "Señala Eiichiro Komatsu." El desajuste entre las observaciones de radio y rayos X nos lleva a la conclusión de que este cúmulo está experimentando una fusión violenta, y creemos que hay una masa de gas increíblemente caliente ".

El Fondo Cósmico de Microondas (CMB) es la radiación remanente del Big Bang y sus ondas de radio nos llegan desde todas las direcciones. Cuando las ondas de radio CMB atraviesan el gas caliente en un cúmulo de galaxias, las ondas de radio interactúan con electrones de alta energía en el gas caliente y obtienen energía. Como resultado, la radiación se desplaza de las ondas de radio a una energía superior. Observando desde la Tierra, el CMB en el rango de energía original tiene menos intensidad cerca del cúmulo de galaxias. Esto se llama el "efecto Sunyaev-Zel'dovich, "propuesto por primera vez por Rashid Sunyaev (actualmente director del Instituto Max Planck de Astrofísica) y Yakov Zel'dovich en 1970.