Fig. 1. (Izquierda) El cúmulo de galaxias MACS J1206 observado con el telescopio Subaru. (Derecha) Imagen ampliada de la izquierda por el telescopio espacial Hubble. Crédito:NASA / ESA, Umetsu y col. 2012, ApJ
Mientras los entusiastas de la ciencia de todo el mundo se despiden del legendario cosmólogo Stephen Hawking, los investigadores continúan haciendo importantes descubrimientos sobre la evolución de los cúmulos de galaxias que capturan la imaginación.
Ahora, una colaboración internacional entre Yutaka Fujita de la Universidad de Osaka e investigadores de Taiwán, Italia, Japón, y Estados Unidos encontró una nueva ley fundamental que estipula la evolución de los cúmulos de galaxias. Recientemente informaron del estudio en The Diario astrofísico .
Los cúmulos de galaxias son el cuerpo celeste más grande del Universo (Figura 1). Sin embargo, Ha sido difícil medir su tamaño y masa con precisión porque consisten principalmente en materia oscura que no podemos observar directamente. Una forma de observar la materia oscura indirectamente es utilizar el efecto de lente gravitacional basado en la teoría de la relatividad de Einstein. Los rayos de luz de una galaxia detrás de un cúmulo son atraídos por la gravedad del cúmulo al pasar a través de él. y sus caminos están doblados (Fig.2). Este es exactamente el mismo efecto que una lente, enfocando la luz de la galaxia distante y distorsionando su forma. Si podemos medir la distorsión de la forma de muchas galaxias de fondo, podemos revelar el campo gravitacional del cúmulo, y como un resultado, podemos medir con precisión su tamaño y masa.
Fig. 2. Figura esquemática de lentes gravitacionales. Los rayos de luz de una galaxia de fondo se desvían por la gravedad de un cúmulo de galaxias. Crédito:Yutaka Fujita
"Una dificultad en nuestra investigación, "explica Keiichi Umetsu en Academia Sinica en Taiwán, "Fue que se necesitaban mediciones precisas de la distorsión". Para superar este problema, El equipo de investigación ha utilizado datos de observación precisos del Telescopio Espacial Hubble de la NASA y el Telescopio Subaru operado por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón.
Combinando con los datos de temperatura del gas del satélite de rayos X Chandra, el grupo de investigación examinó estadísticamente esos datos más recientes y descubrió que se ajustan a una ley simple representada solo por el tamaño, masa, y temperatura del gas de los racimos. Es más, haciendo un uso completo de las simulaciones por computadora, demostraron que los clusters han crecido durante 4 a 8 mil millones de años de acuerdo con la ley. Teóricamente la ley significa que esos gigantescos conglomerados todavía están en la adolescencia, creciendo atrayendo una gran cantidad de sustancias circundantes con su fuerte gravedad (Figura 3).
"Hemos descubierto la ley que regula el crecimiento de cúmulos de galaxias, ", Dice Fujita." Los clústeres tienen una estructura interna creada de forma única en un período de crecimiento inicial ".
Fig. 3. (Izquierda) Cúmulo en crecimiento que atrae muchas galaxias y materia oscura. Las galaxias están cayendo rápidamente y la temperatura del gas tiende a subir. La nueva ley indica que los conglomerados se encuentran en este estado. (Derecha) Cúmulo maduro en estado de calma, atrayendo poco material. Crédito:Yutaka Fujita
La ley es tan simple que podemos usarla para calibrar las relaciones observables de masas de los conglomerados, que son un ingrediente clave para estudiar las leyes cosmológicas del Universo.
"Nuestra investigación nos acerca a explicar la historia evolutiva de los cúmulos y el Universo, ", Agrega Fujita.
