El universo primitivo era un caótico lío de gas y materia que solo comenzó a fusionarse en galaxias distintas cientos de millones de años después del Big Bang. Se necesitarían varios miles de millones de años más para que tales galaxias se ensamblaran en cúmulos de galaxias masivas, oasí habían pensado los científicos.
Ahora, los astrónomos del MIT, la Universidad de Missouri, la Universidad de Florida y otros lugares, han detectado un cúmulo de galaxias masivo, en expansión y en movimiento que se formó solo 3.8 mil millones de años después del Big Bang. Ubicado a 10 mil millones de años luz de la Tierra y potencialmenteque comprende miles de galaxias individuales, la megaestructura es aproximadamente 250 billones de veces más masiva que el sol, o 1,000 veces más masiva que la Vía Láctea.
El cúmulo, llamado IDCS J1426.5 + 3508 o IDCS 1426, es el cúmulo de galaxias más masivo descubierto hasta ahora en los primeros 4 mil millones de años después del Big Bang.
IDCS 1426 parece estar experimentando una gran agitación: los investigadores observaron un nudo brillante de rayos X, ligeramente descentrado en el cúmulo, lo que indica que el núcleo del cúmulo puede haberse desplazado unos cientos de miles de años luz de su centro.Los científicos suponen que el núcleo puede haberse desprendido de una violenta colisión con otro cúmulo de galaxias masivo, lo que provocó que el gas dentro del cúmulo se agitara, como vino en un vaso que se ha movido repentinamente.
Michael McDonald, profesor asistente de física y miembro del Centro Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial del MIT, dice que tal colisión puede explicar cómo IDCS 1426 se formó tan rápidamente en el universo temprano, en un momento en que las galaxias individuales apenas comenzaban a tomarforma.
"En el gran esquema de las cosas, las galaxias probablemente no comenzaron a formarse hasta que el universo estuvo relativamente frío, y sin embargo, esto apareció muy poco después", dice McDonald. "Nuestra conjetura es que apareció otro cúmulo masivo similary arruinó un poco el lugar. Eso explicaría por qué esto es tan masivo y crece tan rápido. Es el primero en llegar, básicamente ".
McDonald y sus colegas presentaron sus resultados esta semana en la 227ª reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Kissimmee, Florida. Sus hallazgos también se publicarán en El diario astrofísico .
"Ciudades en el espacio"
Los cúmulos de galaxias son conglomerados de cientos a miles de galaxias unidas por gravedad. Son las estructuras más masivas del universo, y las que se encuentran relativamente cerca, como el cúmulo de Virgo, son extremadamente brillantes y fáciles de detectar en el cielo.
"Son una especie de ciudades en el espacio, donde todas estas galaxias viven muy juntas", dice McDonald. "En el universo cercano, si miras un cúmulo de galaxias, básicamente las has visto todas, todasparecen bastante uniformes. Cuanto más atrás mires, más diferentes empezarán a verse ".
Sin embargo, encontrar cúmulos de galaxias que están más lejos en el espacio, y más atrás en el tiempo, es un ejercicio difícil e incierto.
En 2012, los científicos que utilizaron el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA detectaron por primera vez signos de IDCS 1426 e hicieron algunas estimaciones iniciales de su masa.
"Teníamos una idea de lo enorme y distante que era, pero no estábamos completamente convencidos", dice McDonald. "Estos nuevos resultados son el clavo en el ataúd que demuestra que es lo que pensamos inicialmente".
"Punta del iceberg"
Para obtener una estimación más precisa de la masa del cúmulo de galaxias, McDonald y sus colegas utilizaron datos de varios de los Grandes Observatorios de la NASA: el Telescopio Espacial Hubble, el Observatorio Keck y el Observatorio de rayos X Chandra.
"Básicamente estábamos usando tres métodos completamente diferentes para pesar este grupo", explica McDonald.
Tanto el Observatorio Hubble como el Keck registraron datos ópticos del cúmulo, que los investigadores analizaron para determinar la cantidad de luz que se doblaba alrededor del cúmulo como resultado de la gravedad, un fenómeno conocido como lente gravitacional. Cuanto más masivo es el cúmulo, cuanta más fuerza gravitacional ejerce y más luz se dobla.
También examinaron datos de rayos X del Observatorio Chandra para tener una idea de la temperatura del cúmulo. Los objetos de alta temperatura emiten rayos X, y cuanto más caliente es un cúmulo de galaxias, más gas dentro de ese cúmulo ha sidocomprimido, haciendo que el clúster sea más masivo.
A partir de los datos de rayos X, McDonald y sus colegas también calcularon la cantidad de gas en el cúmulo, que puede ser una indicación de la cantidad de materia y masa en el cúmulo.
Usando los tres métodos, el grupo calculó aproximadamente la misma masa, aproximadamente 250 billones de veces la masa del Sol. Ahora, el equipo está buscando galaxias individuales dentro del cúmulo para tener una idea de cómo se pueden formar tales megaestructuras en eluniverso temprano.
"Este grupo es como un sitio de construcción: es desordenado, ruidoso y sucio, y hay muchas cosas que están incompletas", dice McDonald. "Al ver ese estado incompleto, podemos tener una idea de cómo crecen [los grupos]. Hasta ahora, hemos confirmado alrededor de una docena de galaxias, pero en realidad solo estamos viendo la punta del iceberg ".
Él espera que los científicos puedan obtener una visión aún mejor de IDCS 1426 en 2018, con el lanzamiento del Telescopio Espacial James Webb, un telescopio infrarrojo que es cientos de veces más sensible que el Telescopio Spitzer que detectó por primera vez el cúmulo.
"La gente había dejado de lado esta idea de encontrar clústeres en el óptico y el infrarrojo, en favor de las firmas de rayos X y radio", dice McDonald. "Ahora estamos resurgiendo y diciendo que en realidad es una forma fantástica deencontrar clústeres. Sugiere que tal vez necesitemos diversificar un poco más la forma en que encontramos estas cosas ".
Esta investigación fue financiada, en parte, por la NASA.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Jennifer Chu. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
cite esta página :