Artículo publicado por Jennifer Chu el 15 de agosto de 2012 en MIT
Su detección puede confirmar una antigua teoría.
A pesar de lo enorme que puede parecer
la Vía Láctea, nuestra gran galaxia no es más que una mota de polvo en
comparación con las mayores estructuras del universo: los cúmulos de
galaxias – grupos de cientos de miles de galaxias ligadas por la
gravedad. En el corazón de la mayoría de cúmulos galácticos se
encuentran galaxias viejas masivas, dentro de las cuales apenas naces
unas pocas estrellas cada año.
Ahora, un equipo formado por personal de
múltiples instituciones y liderado por investigadores del MIT, ha
identificado un cúmulo de galaxias a 7000 millones de años luz de
distancia que empequeñece a la mayor parte de cúmulos conocidos, creando
el asombroso número de 740 nuevas estrellas por año en la galaxia
central. El cúmulo galáctico está entre los más masivos y luminosos del
universo. Aunque los científicos han catalogado formalmente el cúmulo
por el nombre SPT-CLJ2344-4243, el grupo encabezado por el MIT le ha
dado un apodo más informal: el cúmulo Fénix, que toma su nombre de la
constelación en la que reside.
Impresión artística del cúmulo Fénix. Crédito: NASA/CXC/M. Weiss
Michael McDonald, Becario Hubble en el Instituto Kavli para Astrofísica e Investigación Espacial del MIT, dice que, aparte de su masa y brillo, el cúmulo Fénix tiene otra cualidad excepcional: mientras que los núcleos de la mayor parte de galaxias parecen rojos, lo que indica que sus estrellas son muy antiguas, la galaxia en el núcleo del cúmulo Fénix es de un azul brillante — un indicador de que el gas que la rodea se enfría rápidamente, generando las condiciones ideales para un nacimiento estelar masivo.
“Las galaxias centrales normalmente se
conocen como ‘rojas y muertas’ – simplemente un puñado de viejas
estrellas orbitando un agujero negro masivo, y no sucede nada nuevo”,
dice McDonald. “Pero la galaxia central de este cúmulo ha logrado, de
algún modo, volver a la vida, y está generando un prodigioso número de
nuevas estrellas”.
McDonald y sus colegas publican sus hallazgos en el ejemplar de esta semana de Nature.
Buscando un núcleo frío
El nuevo cúmulo galáctico puede arrojar
luz sobre un problema astrofísico que dura ya décadas, conocido como el
“problema del flujo de enfriamiento”. El gas en el núcleo de un cúmulo,
expulsado desde las galaxias cercanas y las explosiones de supernova,
debería enfriarse con el tiempo de forma natural, formando un flujo lo
bastante frío como para condensarse y formar nuevas estrellas. Sin
embargo, los científicos no han podido identificar ningún cúmulo de
galaxias que, de hecho, se enfríe a la velocidad predicha.
Una explicación, señala McDonald, puede
ser que el enfriamiento natural del cúmulo se interrumpa de alguna
manera. Cita como ejemplo al cúmulo de Perseo: el agujero negro en el
centro de este cúmulo emite chorros de partículas que pueden recalentar
el núcleo, evitando que se enfríe por completo.
“Lo interesante del cúmulo Fénix es que
vemos casi todo el enfriamiento que se predijo”, comenta McDonald.
“Podría ser que esté en una etapa anterior de la evolución, donde nada
lo detenga, por tanto se enfría e inicia la creación de estrellas… de
hecho, hay pocos objetos en el universo que formen estrellas más
rápidamente que esta galaxia”.
Lograr una visión completa
El cúmulo Fénix se detectó por primera
vez en 2010 por investigadores que usaban el South Pole Telescope, un
telescopio de 10 metros de diámetro situado en la Antártida que estudia
enormes zonas de cielo buscando nuevos cúmulos galácticos. McDonald y
sus colegas usaron recientemente el Observatorio Espacial de Rayos X
Chandra para estudiar los cúmulos más masivos identificados por el South
Pole Telescope. El cúmulo Fénix apareció inmediatamente en los datos de
rayos X como el cúmulo más brillante — un hallazgo que llevó a McDonald
a realizar un seguimiento del cúmulo con más observaciones usando más
telescopios.
El equipo finalmente consiguió imágenes
del cúmulo Fénix de 10 telescopios distintos tanto espaciales como por
todo el mundo. Cada telescopio observó el cúmulo en distintas longitudes
de onda, iluminando distintas características del mismo.
“El agujero negro central es muy
brillante en rayos X, pero la formación estelar lo es en el rango óptico
y ultravioleta”, dice McDonald. “Por lo que tienes que trabajar en
conjunto con todos estos telescopios distintos para lograr una visión
completa”.
El equipo combinó datos de los 10
telescopios para determinar la masa y luminosidad del cúmulo de
galaxias. Para calcular la masa, el grupo midió inicialmente la
temperatura del cúmulo, que se estimó observando la longitud de onda
máxima del cúmulo. McDonald explica que la longitud de onda máxima de un
objeto revela información sobre su temperatura – por tanto, los
investigadores identificaron el pico de longitud de onda del cúmulo
Fénix en el espectro de rayos X y luego calcularon su temperatura.
A partir de la temperatura del cúmulo,
el grupo calculó su masa: cuanto más caliente está una bola de gas,
mayor es su masa global. Los investigadores hallaron que el cúmulo Fénix
está fácilmente entre los cúmulos más masivos del universo.
Luego el grupo pasó a buscar señales de
formación estelar; las nuevas estrellas son particularmente brillantes
en el ultravioleta, y los investigadores encontraron que las imágenes
ultravioletas tomadas del cúmulo revelaban cientos de estrellas jóvenes
en el núcleo. La extrema luminosidad del cúmulo también indicaba que se
enfriaba muy rápidamente, proporcionando muy probablemente el
combustible para la formación estelar.
Brian McNamara, profesor de astrofísica
en la Universidad de Waterloo, dice que el gran nacimiento estelar
identificado por el grupo puede ilustrar cómo se pudieron haber formado
las galaxias primigenias más masivas. Añade que el excepcional
comportamiento del cúmulo Fénix puede ser el resultado de un problema en
el mecanismo de su núcleo.
“Muestra enfriamiento y formación
estelar durante una fase en la que el agujero negro supermasivo que
merodeaba por el núcleo de la galaxia parece haber estado distraído”,
comenta McNamara. “Pero una vez que el agujero negro se ponga en marcha y
empiece a apartar la atmósfera caliente, talvez en unos 100 millones de
años, debería detener el enfriamiento y reducir la tasa de formación
estelar en un proceso de retroalimentación que está activo en la mayor
parte de cúmulos de galaxias”.
McDonald espera acceder al Hubble Space
Telescope para seguir estudiando este cúmulo galáctico masivo. “Verías
estos fantásticos filamentos azules allí donde se forman las estrellas a
partir de flujos de enfriamiento”, apunta McDonald. “Debería ser una
visión bastante notable, en lugar de las imágenes tomadas desde tierra
que muestran una mancha de luz azul”.
Sobre el aparentemente anómalo
enfriamiento del cúmulo, McDonald supone que tal vez el fenómeno no es
tan excepcional como parece.
“Podría ser un problema de sincronismo,
donde el 1 por ciento del tiempo tienes esta vigorosa formación estelar y
enfriamiento desbocado”, dice McDonald. “Podría ser que todos los
cúmulos que vemos pase por esta fase, pero dura tan poco tiempo que es
el único que hemos encontrado. Estuvimos en el lugar correcto en el
momento adecuado”.
Autor: Jennifer Chu
Fecha Original: 15 de agosto de 2012
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