El enjambre galáctico más "relajado del universo” no siempre fue tan tranquilo
Nuevas observaciones de Chandra muestran que Abell 2029 todavía se está asentando después de una colisión con otro enjambre más pequeño hace unos cuatro mil millones de años.
El cúmulo de galaxias está tranquilo ahora, pero fue agitado en el pasado.
Los rayos X revelan evidencia de una colisión con un cúmulo más pequeño hace aproximadamente cuatro mil millones de años.
Cuando el cúmulo más pequeño pasó por primera vez a través de Abell 2029, se formó una estructura espiral ondulante que desplazó su gas lateralmente.
Los cúmulos de galaxias son las estructuras más grandes del Universo que se mantienen unidas por la gravedad y son indicadores clave del crecimiento cósmico.
Abell 2029: el cúmulo más relajado del Universo
El cúmulo de galaxias Abell 2029 a veces se describe como "el cúmulo más relajado del Universo". Este sobrenombre no se debe a una especie de ambiente tranquilo, sino más bien a la aparente calma e imperturbabilidad del gas sobrecalentado que impregna el cúmulo.
Nuevas observaciones del Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA demuestran claramente que Abell 2029 tuvo una historia mucho más compleja de lo que sugiere su estado actual. El estudio más reciente revela que Abell 2029 aún se está estabilizando tras una violenta colisión con otro cúmulo más pequeño hace aproximadamente cuatro mil millones de años.
Los cúmulos de galaxias son las estructuras más grandes del universo unidas por la gravedad. Están formados por cientos o incluso miles de galaxias, materia oscura invisible y una enorme cantidad de gas que llena el espacio entre ellas. Este gas suele calentarse a millones de grados, lo que hace que emita rayos X.
Un equipo liderado por astrónomos de la Universidad de Boston (BU) y el Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian (CfA) obtuvo la observación de rayos X más profunda jamás realizada de este cúmulo utilizando el telescopio Chandra. Los resultados se describen en un artículo de la revista Astrophysical Journal, liderado por Courtney Watson de la BU y el CfA.
Los datos de Chandra revelan claros indicios de que este cúmulo tuvo una historia compleja. Esta nueva imagen compuesta muestra evidencia de las travesuras previas del cúmulo en la forma de nautilo que se observa en los datos de Chandra (en azul). La luz óptica de las estrellas y galaxias en el mismo campo de visión aparece principalmente blanca en una imagen de Pan-STARRS, un telescopio ubicado en Hawái.
El equipo cree que la forma espiral del gas caliente se formó cuando el gas del cúmulo se movió hacia los lados debido a los efectos gravitacionales de la colisión, de forma similar a como se mueve el vino en una copa. La espiral oscilante en Abell 2029 es una de las más largas jamás observadas, extendiéndose unos dos millones de años luz desde el centro del cúmulo.
Existen varias otras pruebas clave del choque pasado, nunca antes vistas juntas en un cúmulo, lo que permite al equipo rastrear la historia de la colisión del cúmulo con un detalle sin precedentes. Por ejemplo, el equipo observa indicios de una amplia "salpicadura" de gas más frío creada por la colisión. También podría haber una onda de choque —similar a una explosión sónica de un avión supersónico— en el gas sobrecalentado que quedó de la colisión. Finalmente, hay una estructura en forma de "bahía" en el gas caliente, que los investigadores creen que podría ser causada por una superposición entre las partes exteriores de la espiral y el gas arrancado del cúmulo más pequeño al pasar a través del más grande. Aunque los autores creen que es una reliquia de la colisión, también son posibles otras explicaciones para esta estructura.
Las simulaciones por ordenador de la colisión sugieren que el cúmulo más pequeño tenía una masa aproximadamente diez veces menor que el más grande. La espiral de chapoteo se formó cuando el cúmulo más pequeño atravesó al más grande por primera vez, arrastrando su gas lateralmente. La gravedad del cúmulo más grande provocó entonces que el otro cúmulo se ralentizara y fuera atraído de nuevo para una segunda colisión. Esto generó un frente de choque y dejó tras de sí una estela de material, formando la región de salpicadura.
Para descubrir estas características, los autores emplearon una técnica especial que analizaba la desviación del gas caliente del cúmulo respecto a una forma simétrica. La mayor parte del gas caliente es simétrica y tiene aproximadamente forma ovalada. Los autores eliminaron esta forma ovalada simétrica de la imagen original de rayos X. La emisión de rayos X restante en la imagen resultante muestra claramente las características inusuales de la espiral oscilante, la bahía y la zona de salpicaduras. El frente de choque es demasiado tenue para ser visible en esta imagen.
La nueva imagen compuesta combina las imágenes de rayos X originales y las imágenes de rayos X sustraídas de las observaciones profundas de Chandra de Abell 2029. La imagen de rayos X sustraída (azul claro) muestra de forma impactante la espiral de chapoteo. La mayor parte de la imagen de rayos X original es de un azul más oscuro, excepto el centro, que es azul claro. Otras dos características —la bahía y la zona de salpicaduras— están etiquetadas en una versión anotada. El brillo de la imagen original se ha reducido en esta imagen para mostrar mejor la imagen sustraída.
Courtney Watson realizó este trabajo como estudiante de posgrado en la Universidad de Boston y becaria predoctoral en el Centro de Astronáutica y Astronáutica (CfA). Además de Watson, los autores del artículo son Elizabeth Blanton (Universidad de Boston), quien fue la investigadora principal de las observaciones de Chandra, Scott Randall (CfA), Tracy Clarke (Laboratorio de Investigación Naval) y John ZuHone (CfA).
El Centro de Vuelos Espaciales Marshall de la NASA en Huntsville, Alabama, gestiona el programa Chandra. El Centro de Rayos X Chandra del Observatorio Astrofísico Smithsoniano controla las operaciones científicas desde Cambridge, Massachusetts, y las operaciones de vuelo desde Burlington, Massachusetts.
Descripción visual
Este lanzamiento presenta una imagen compuesta de un cúmulo de galaxias con una singular forma espiral, lo que le confiere la apariencia de una gigantesca concha galáctica flotando en la negrura salpicada de estrellas del espacio.
En esta imagen compuesta, las estrellas circundantes y las galaxias individuales aparecen blancas, capturadas con luz óptica por Pan-STARRS, un telescopio ubicado en Hawái. Sin embargo, gran parte del cúmulo espiral se representa en tonos azules neón, que corresponden al gas de rayos X observado por Chandra. Este gas sobrecalentado llena el espacio entre las galaxias, lo que le confiere al cúmulo su forma espiral cuando es observado por científicos que utilizan un telescopio de rayos X.
Aquí, la espiral azul comienza como un punto azul pálido en el centro del cúmulo. La corriente espiral de gas azul neón claro y oscuro se ensancha a medida que se aleja del centro del cúmulo, describiendo suavemente una rotación completa en espiral mientras se extiende dos millones de años luz hacia la distancia.