Distribución de galaxias y primeros planos de algunos protocolos revelados por HSC. Las regiones de mayor y menor densidad están representadas por colores más rojos y azules, respectivamente. En los primeros planos los círculos blancos indican las posiciones de galaxias distantes. Se espera que las regiones rojas se conviertan en cúmulos de galaxias. De los primeros planos, podemos ver varias morfologías de las regiones sobredensas:algunas tienen otra región sobredensa vecina, o se alargan como un filamento, mientras que también hay regiones aisladas sobredensas. Crédito:NAOJ
Usando Hyper Suprime-Cam (HSC) montado en el telescopio Subaru, los astrónomos han identificado cerca de 200 "protoglústeres, "los progenitores de los cúmulos de galaxias, en el universo temprano, hace unos 12 mil millones de años, unas diez veces más de lo que se conocía anteriormente. También encontraron que los cuásares no tienden a residir en protoglústeres; pero si hay un quásar en un protoglúster, es probable que haya un segundo cerca. Este resultado suscita dudas sobre la relación entre protoglúmulos y cuásares.
En el universo, las galaxias no se distribuyen uniformemente. Hay algunos lugares conocidos como clústeres, donde decenas o cientos de galaxias se encuentran juntas. Otras galaxias están aisladas. Para determinar cómo y por qué se formaron los clústeres, Es fundamental investigar no solo los cúmulos de galaxias maduras como se ve en el universo actual, sino también observar los cúmulos de galaxias, cúmulos de galaxias en proceso de formación.
Debido a que la velocidad de la luz es finita, observar objetos distantes nos permite mirar atrás en el tiempo. Por ejemplo, la luz de un objeto a mil millones de años luz de distancia se emitió en realidad hace mil millones de años y ha pasado el tiempo desde entonces viajando a través del espacio para llegar a nosotros. Al observar esta luz, los astrónomos pueden ver una imagen de cómo se veía el universo cuando se emitió esa luz.
Incluso al observar el universo distante (temprano), Los protoglúmulos son raros y difíciles de descubrir. Hasta ahora solo se conocían unos 20. Debido a que los protocolos distantes son difíciles de observar directamente, Los quásares a veces se utilizan como proxy. Cuando un gran volumen de gas cae hacia el agujero negro supermasivo en el centro de una galaxia, choca con otro gas y se calienta a temperaturas extremas. Este gas caliente brilla intensamente y se conoce como cuásar. La idea era que cuando muchas galaxias están juntas, una fusión, dos galaxias chocando y fusionándose, crearía inestabilidades y haría que el gas cayera en el agujero negro supermasivo en una de las galaxias, creando un quásar. Sin embargo, esta relación no se confirmó observacionalmente debido a la rareza tanto de los cuásares como de los protoglústeres.
Para comprender los protoglúmulos en el universo distante, se necesitaba una muestra de observación más grande. Un equipo que incluye astrónomos del Observatorio Astronómico Nacional de Japón, la Universidad de Tokio, la Universidad de Posgrado de Estudios Avanzados, y otros institutos ahora están llevando a cabo un estudio sistemático de campo amplio sin precedentes de los cúmulos de protocolos utilizando la cámara de campo muy amplio del Telescopio Subaru, Hyper Suprime-Cam (HSC). Al analizar los datos de esta encuesta, el equipo ya ha identificado cerca de 200 regiones donde las galaxias se están juntando para formar protoglúmulos en el universo temprano hace 12 mil millones de años.
Las estrellas indican cuásares y las galaxias brillantes (débiles) en la misma época se muestran como círculos (puntos). La sobredensidad de la galaxia con respecto a la densidad media se muestra en el contorno. Los miembros de la pareja están asociados con regiones de galaxias de alta densidad. Crédito:NAOJ
El equipo también abordó la relación entre protoglúmulos y cuásares. El equipo tomó muestras de 151 quásares luminosos en la misma época que los protoglústeres HSC y, para su sorpresa, descubrió que la mayoría de esos cuásares no están cerca de las regiones sobredensas de las galaxias. De hecho, sus cuásares más luminosos evitan incluso las regiones más densas de las galaxias. Estos resultados sugieren que los cuásares no son un buen proxy para los cúmulos de protocolos y, lo que es más importante, Es posible que se necesiten otros mecanismos además de las fusiones galácticas para explicar la actividad de los cuásares. Es más, ya que no encontraron muchas galaxias cerca de los cuásares más brillantes, eso podría significar que la fuerte radiación de un quásar suprime la formación de galaxias en su vecindad.
Por otra parte, el equipo encontró dos "pares" de quásares que residen en protoglúmulos. Los quásares son raros y los pares de ellos son aún más raros. El hecho de que ambos pares estuvieran asociados con protogramas sugiere que la actividad de los quásares es quizás sincrónica en entornos de protogramas. "Hemos tenido éxito en el descubrimiento de una serie de protocolos en el universo distante por primera vez y hemos sido testigos de la diversidad de los entornos de cuásares gracias a nuestras observaciones amplias y profundas con HSC, "dice el líder del equipo Nobunari Kashikawa (NAOJ).
"Las observaciones de HSC nos han permitido estudiar de forma sistemática los cúmulos de protocolos por primera vez". dice Jun Toshikawa, autor principal del artículo que informa sobre el descubrimiento de los cúmulos de protocolos HSC, "Los protoglúmulos de HSC aumentarán constantemente a medida que avanza el sondeo. Miles de protoglúmulos ubicados a 12.000 millones de años luz de distancia se encontrarán cuando terminen las observaciones. Con esas nuevas observaciones aclararemos el historial de crecimiento de los protoglúmulos".
