Astrónomos de la Universidad de Nanjing en China y de otros lugares han realizado observaciones de alta resolución de un cúmulo de galaxias distante conocido como CL J1001+0220 utilizando el Telescopio Espacial James Webb (JWST). La campaña de observación, descrita en un artículo publicado el 8 de marzo en el servidor de preimpresión arXiv , proporciona información importante sobre la naturaleza de este grupo.
Los cúmulos de galaxias contienen hasta miles de galaxias unidas por la gravedad. Son las estructuras unidas gravitacionalmente más grandes conocidas en el universo y podrían servir como excelentes laboratorios para estudiar la evolución y la cosmología de las galaxias.
CL J1001+0220 (o CL J1001 para abreviar) es un cúmulo de galaxias en la constelación de Sextans, que contiene 17 galaxias, ubicadas a una distancia de unos 11,1 mil millones de años luz. Tiene una tasa de formación estelar (SFR) mejorada, un tiempo de agotamiento de gas corto y muestra evidencia sólida de que las propiedades de las galaxias que lo integran se ven afectadas por el ambiente extremo.
Estudios anteriores han encontrado que J1001 parece estar experimentando la transformación de un protocúmulo a un cúmulo maduro. Dado que dicha evolución no se comprende completamente, un equipo de astrónomos dirigido por Hanwen Sun de la Universidad de Nanjing decidió observar más de cerca este proceso utilizando la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) de JWST. Su estudio se complementó con datos de telescopios terrestres como el Telescopio Subaru y el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).
"Aquí presentamos nuevas observaciones JWST/NIRCam dirigidas al cúmulo distante CL J1001 en z =2,51 del programa COSMOS-Webb, que, en combinación con imágenes de banda estrecha anteriores dirigidas a emisores Hα y estudios milimétricos profundos de emisores de CO, proporcionan una vista completa del ensamblaje de galaxias masivas en CL J1001", escribieron los investigadores en el artículo.
El equipo de Sun logró completar un censo de las galaxias miembros de CL J1001. En primer lugar, identificaron una población de miembros rojos y masivos del cúmulo, que no se habían detectado en imágenes profundas anteriores realizadas con el Telescopio Espacial Hubble (HST). Esto confirma que las observaciones del JWST son necesarias para obtener un censo completo de miembros en cúmulos de galaxias.
El estudio encontró que la distribución espacial de las galaxias miembros de CL J1001 está altamente concentrada. Los astrónomos observaron que la densidad estelar central de CL J1001 es comparable o incluso mayor que la de cúmulos más masivos de bajo corrimiento al rojo, al contrario de lo que se observa en las afueras de este cúmulo. Estos hallazgos sugieren un escenario de formación de adentro hacia afuera para los primeros cúmulos conocidos.
Además, basándose en la muestra de masa completa de los miembros formadores de estrellas, los astrónomos descubrieron que la función de masa estelar de CL J1001 muestra una característica prominente de "top-pesado", ya que hay una sobreabundancia de galaxias masivas en formación de estrellas (SFG). amontonados en el núcleo del cúmulo. Resultó que el número total y la densidad estelar de estos miembros masivos de SFG son comparables a los de SFG masivos y galaxias inactivas combinadas en cúmulos con corrimientos al rojo más bajos.
Resumiendo los resultados, los autores del artículo concluyeron que CL J1001 se encuentra actualmente en una transición rápida y que muchos de sus SFG masivos probablemente pronto quedarán inactivos.
Más información: Hanwen Sun et al, los primeros vislumbres del JWST de un cúmulo en formación z> 2 revelan una función de masa estelar muy pesada en la parte superior, arXiv (2024). DOI:10.48550/arxiv.2403.05248
Información de la revista: arXiv
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