Los científicos del MIT han descubierto un nuevo cúmulo de galaxias en expansión que se esconde a plena vista. El racimo, que se encuentra a solo 2.400 millones de años luz de la Tierra, está formado por cientos de galaxias individuales y rodea un agujero negro supermasivo extremadamente activo, o cuásar.

El quásar central se llama PKS1353-341 y es intensamente brillante, tan brillante que durante décadas los astrónomos que lo observaron en el cielo nocturno han asumido que el quásar estaba bastante solo en su rincón del universo. brillando como una fuente de luz solitaria desde el centro de una sola galaxia.

Pero como informa hoy el equipo del MIT en el Diario astrofísico , la luz del quásar es tan brillante que ha oscurecido cientos de galaxias agrupadas a su alrededor.

En su nuevo análisis, los investigadores estiman que hay cientos de galaxias individuales en el cúmulo, cuales, todo dicho, es tan masivo como 690 billones de soles. Nuestra galaxia, la Vía Láctea, para comparacion, pesa alrededor de 400 mil millones de masas solares.

El equipo también calcula que el quásar en el centro del cúmulo es 46 mil millones de veces más brillante que el sol. Su extrema luminosidad es probablemente el resultado de un frenesí temporal de alimentación:mientras un inmenso disco de material gira alrededor del quásar, grandes trozos de materia del disco caen y lo alimentan, haciendo que el agujero negro irradie grandes cantidades de energía en forma de luz.

"Esta podría ser una fase de corta duración por la que atraviesan los clústeres, donde el agujero negro central tiene una comida rápida, se pone brillante y luego se desvanece de nuevo, "dice el autor del estudio Michael McDonald, profesor asistente de física en el Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial del MIT. "Esto podría ser un problema que simplemente vimos. En un millón de años, esto podría parecer una bola de pelusa difusa ".

McDonald y sus colegas creen que el descubrimiento de este cúmulo oculto muestra que puede haber otros cúmulos de galaxias similares escondidos detrás de objetos extremadamente brillantes que los astrónomos han catalogado erróneamente como fuentes de luz únicas. Los investigadores ahora están buscando más cúmulos de galaxias ocultos, que podrían ser pistas importantes para estimar cuánta materia hay en el universo y qué tan rápido se expande el universo.

Los coautores del artículo incluyen al autor principal y estudiante graduado del MIT Taweewat Somboonpanyakul, Henry Lin de la Universidad de Princeton, Brian Stalder del Large Synoptic Survey Telescope, y Antony Stark del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica.

Pelusas o puntos

En 2012, McDonald y otros descubrieron el clúster de Phoenix, uno de los cúmulos de galaxias más masivos y luminosos del universo. El misterio para McDonald era por qué este grupo, que era tan intensamente brillante y en una región del cielo que es fácilmente observable, no se había encontrado antes.

"Empezamos a preguntarnos por qué no lo habíamos encontrado antes, porque es muy extrema en sus propiedades y muy brillante, "Dice McDonald." Es porque teníamos nociones preconcebidas de cómo debería ser un grupo. Y esto no se ajustaba a eso, así que nos lo perdimos ".

En la mayor parte, dice que los astrónomos han asumido que los cúmulos de galaxias se ven "esponjosos, "emitiendo una señal muy difusa en la banda de rayos X, a diferencia de los más brillantes, fuentes puntuales, que se han interpretado como cuásares o agujeros negros extremadamente activos.

"Las imágenes son todos puntos, o pelusas, y las pelusas son estas bolas gigantes de gas caliente de un millón de años luz que llamamos racimos, y los puntos son agujeros negros que están acumulando gas y brillan mientras este gas entra en espiral, "Dice McDonald." Esta idea de que se puede tener un agujero negro de rápido crecimiento en el centro de un cúmulo, no pensamos que fuera algo que sucediera en la naturaleza ".

Pero el descubrimiento de Phoenix demostró que los cúmulos de galaxias podrían albergar agujeros negros inmensamente activos, lo que llevó a McDonald a preguntarse:¿Podría haber otros cúmulos de galaxias cercanas que simplemente se identificaron erróneamente?

Un comedor extremo

Para responder a esa pregunta, los investigadores crearon una encuesta llamada CHiPS, para clústeres ocultos a simple vista, que está diseñado para reevaluar las imágenes de rayos X tomadas en el pasado.

"Partimos de datos de archivo de fuentes puntuales, u objetos superbrillantes en el cielo, ", Explica Somboonpanyakul." Estamos buscando fuentes puntuales dentro de cosas esponjosas ".

Para cada fuente puntual que se identificó previamente, los investigadores anotaron sus coordenadas y luego las estudiaron más directamente usando el Telescopio Magellan, un poderoso telescopio óptico que se encuentra en las montañas de Chile. Si observaron un número de galaxias más alto de lo esperado alrededor de la fuente puntual (una señal de que el gas puede provenir de un cúmulo de galaxias), los investigadores volvieron a mirar la fuente, utilizando el Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA, para identificar un extendido, fuente difusa alrededor de la fuente puntual principal.

"Alrededor del 90 por ciento de estas fuentes resultaron no ser agrupaciones, "Dice McDonald". Pero lo divertido es que la pequeña cantidad de cosas que encontramos son una especie de infractores de las reglas ".

El nuevo documento informa los primeros resultados de la encuesta CHiPS, que hasta ahora ha confirmado un nuevo cúmulo de galaxias que alberga un agujero negro central extremadamente activo.

"El brillo del agujero negro podría estar relacionado con cuánto está comiendo, "Dice McDonald." Esto es miles de veces más brillante que un agujero negro típico en el centro de un cúmulo, por lo que es muy extremo en su alimentación. No tenemos idea de cuánto tiempo ha estado sucediendo o continuará. Encontrar más de estas cosas nos ayudará a comprender, ¿Es este un proceso importante? o simplemente una cosa extraña de la que solo hay uno en el universo ".

El equipo planea analizar más datos de rayos X en busca de cúmulos de galaxias que podrían haberse perdido la primera vez.

"Si la encuesta CHiPS puede encontrar suficientes de estos, Podremos señalar la tasa específica de acreción en el agujero negro donde pasa de generar principalmente radiación a generar energía mecánica, las dos formas primarias de

salida de energía de los agujeros negros, "dice Brian McNamara, profesor de física y astronomía en la Universidad de Waterloo, que no participó en la investigación. "Este objeto en particular es interesante porque contradice la tendencia. O la masa del agujero negro supermasivo central es mucho menor de lo esperado, o la estructura del flujo de acreción es anormal. Los bichos raros son los que más nos enseñan ".

Además de arrojar luz sobre la alimentación de un agujero negro, o comportamiento de acreción, la detección de más cúmulos de galaxias puede ayudar a estimar qué tan rápido se está expandiendo el universo.

"Tomemos, por ejemplo, El titanic, "Dice McDonald." Si sabes dónde aterrizaron las dos piezas más grandes, podría mapearlos hacia atrás para ver dónde chocó el barco con el iceberg. Del mismo modo, si sabes dónde están todos los cúmulos de galaxias en el universo, que son las piezas más grandes del universo, y que tan grandes son, y tienes información sobre cómo era el universo al principio, que conocemos del Big Bang, entonces podrías trazar un mapa de cómo se expandió el universo ".

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.