Una visualización simulada representa el escenario de calentamiento a gran escala alrededor de un protocúmulo de galaxias, utilizando datos de simulaciones de supercomputadoras. - THE THREE HUNDRED COLLABORATION
MADRID, 15 Mar. (EUROPA PRESS) -
Los astrofísicos que utilizan el Observatorio W.M. Keck en Maunakea en Hawai han descubierto un protocúmulo de galaxias en el universo primitivo rodeado de gas que es sorprendentemente caliente.
Este gas abrasador abraza una región que consiste en una colección gigante de galaxias llamada COSTCO-I. Observado cuando el universo era 11.000 millones de años más joven, COSTCO-I se remonta a una época en que el gas que llenaba la mayor parte del espacio fuera de las galaxias visibles, llamado medio intergaláctico, era significativamente más frío. Durante esta era, conocida como 'Mediodía cósmico', las galaxias del universo estaban en la cima de la formación de estrellas; su entorno estable estaba lleno del gas frío que necesitaban para formarse y crecer, con temperaturas que rondaban los 10.000 grados centígrados.
En contraste, el caldero de gas asociado con COSTCO-I parece adelantado a su tiempo, tostándose en un estado caliente y complejo; sus temperaturas se asemejan al medio intergaláctico actual, que oscila entre 100.000 y más de 10 millones de grados centígrados, a menudo llamado "medio intergaláctico cálido-caliente" (WHIM).
PARCHE DE GAS ANTIGUO EN EL MEDIO INTERGALÁCTICO MODERNO
Este descubrimiento marca la primera vez que los astrofísicos identifican un parche de gas antiguo que muestra características del medio intergaláctico moderno; es, con mucho, la parte más antigua conocida del universo que hierve a temperaturas de WHIM de hoy.
La investigación, dirigida por un equipo del Instituto Kavli para la Física y Matemáticas del Universo (Kavli IPMU, parte de la Universidad de Tokio), se publica en The Astrophysical Journal Letters.
"Si pensamos en el medio intergaláctico actual como un estofado cósmico gigantesco que está hirviendo y espumeando, entonces COSTCO-I es probablemente la primera burbuja que los astrónomos han observado, durante una era en el pasado distante cuando la mayor parte de la olla todavía estaba frío", dijo en un comunicado Khee-Gan Lee, profesor asistente en Kavli IPMU y coautor del artículo.
El equipo observó COSTCO-I cuando el universo tenía solo una cuarta parte de su edad actual. El protocúmulo de galaxias tiene una masa total de más de 400 billones de veces la masa de nuestro Sol y abarca varios millones de años luz.
Si bien los astrónomos ahora descubren regularmente protocúmulos de galaxias tan distantes, el equipo encontró algo extraño cuando verificaron los espectros ultravioleta que cubren la región de COSTCO-I utilizando el espectrómetro de imágenes de baja resolución (LRIS) del Observatorio Keck. Normalmente, la gran masa y tamaño de los protocúmulos de galaxias proyectarían una sombra cuando se los viera en las longitudes de onda específicas del hidrógeno neutro asociado con el gas del protocúmulo. No se encontró tal sombra de absorción en la ubicación de COSTCO-I.
"Nos sorprendió porque la absorción de hidrógeno es una de las formas comunes de buscar protocúmulos de galaxias, y otros protocúmulos cerca de COSTCO-I muestran esta señal de absorción", dijo Chenze Dong, estudiante de maestría en la Universidad de Tokio y autor principal de el estudio. "Las capacidades ultravioleta sensibles de LRIS en el telescopio Keck I nos permitieron hacer mapas de gas de hidrógeno con alta confianza, y la firma de COSTCO-I simplemente no estaba allí".
La ausencia de hidrógeno neutro que rastrea el protocúmulo implica que el gas en el protocúmulo debe calentarse a temperaturas posiblemente de millones de grados, muy por encima del estado frío esperado para el medio intergaláctico en esa época distante.
"Las propiedades y el origen del WHIM siguen siendo una de las preguntas más importantes en astrofísica en este momento. Poder vislumbrar uno de los primeros sitios de calentamiento del WHIM ayudará a revelar los mecanismos que causaron que el gas intergaláctico hierva hasta convertirse en la espuma actual", dijo Lee. "Hay algunas posibilidades de cómo puede suceder esto, pero podría deberse al calentamiento del gas cuando chocan entre sí durante el colapso gravitacional, o los chorros de radio gigantes podrían estar bombeando energía desde agujeros negros supermasivos dentro del protocúmulo".
El medio intergaláctico sirve como depósito de gas que alimenta las galaxias con materia prima. El gas caliente se comporta de manera diferente al gas frío, lo que determina la facilidad con la que pueden fluir hacia las galaxias para formar estrellas. Como tal, tener la capacidad de estudiar directamente el crecimiento del WHIM en el universo primitivo permite a los astrónomos construir una imagen coherente de la formación de galaxias y el ciclo de vida del gas que las alimenta.
