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En un artículo publicado en la revista Astronomy & Astrophysics,
un equipo internacional de astrónomos informa del descubrimiento de objetos que
parecen ser una acumulación emergente de galaxias en formación, conocida como
protocúmulo. Dirigido por Mari Polletta, del Instituto Nacional de Astrofísica,
o INAF, en Milán (Italia), el equipo llevó a cabo las observaciones utilizando
la potencia combinada del Gran Telescopio Binocular de Arizona, gestionado por
la UArizona, y el Telescopio Subaru de Japón.
Un equipo internacional
de astrónomos ha informado del descubrimiento de una estructura que se cree que
es un "protocúmulo" de galaxias en vías de convertirse en un supercúmulo de
galaxias. Situado a 11.000 millones de años luz de la Tierra, las observaciones
muestran el protocúmulo tal y como aparecía cuando el universo tenía 3.000
millones de años, durante una época en la que las estrellas se producían a mayor
velocidad en ciertas regiones del cosmos.
"Este descubrimiento es un
paso importante para alcanzar nuestro objetivo final: entender el ensamblaje de
los cúmulos de galaxias, las estructuras más masivas que existen en el
universo", dijo Brenda Frye, profesora asociada de astronomía en el Observatorio
Steward de la Universidad de Arizona y coautora del estudio.
"Todavía
sabemos muy poco sobre los protocúmulos, en parte porque son muy débiles,
demasiado débiles para ser detectados por la luz óptica", dijo Frye. Al mismo
tiempo, se sabe que irradian con fuerza en otras longitudes de onda, como la
submilimétrica".
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| Figura: Región del cielo que muestra el protocúmulo PHz G237 y los miembros de la galaxia identificados. El panel izquierdo muestra una imagen multibanda (11 arcmin x 11 arcmin) que combina la imagen submilimétrica de Herschel a 350 micras en rojo (trazador de formación estelar), la imagen de Spitzer a 3,6 micras en verde (trazador de masa estelar) y la imagen de rayos X de XMM-Newton en azul (trazador de agujeros negros supermasivos en acreción). La región observada con el telescopio Subaru está delimitada por un rectángulo amarillo. Los miembros de la galaxia identificados a través de las observaciones con el Telescopio Subaru se muestran como diamantes amarillos, y las galaxias identificadas espectroscópicamente se muestran como círculos azul claro. El panel de la derecha muestra un zoom de la región central de 2,7 arcmin x 1,9 arcmin del protocúmulo (rojo: 2,14 micras, verde: 2,07 micras, azul: 1,25 micras). Crédito: ESA/Herschel y XMM-Newton; NASA/Spitzer; NAOJ/Subaru Telescope; Large Binocular Telescope; ESO/VISTA; Polletta et al. 2021; Koyama et al. 2021 |
Este protocúmulo, descubierto inicialmente por el
telescopio Planck de la Agencia Espacial Europea en el marco de un estudio de
todo el cielo, apareció de forma destacada en la región del infrarrojo lejano
del espectro electromagnético. Tras examinar una muestra de más de 2.000 objetos
candidatos -estructuras que podrían estar en proceso de convertirse en cúmulos-
los investigadores dieron con un protocúmulo designado como PHz G237.01+42.50, o
G237 para abreviar. Las observaciones parecían prometedoras, pero para confirmar
su identidad era necesario realizar observaciones de seguimiento con otros
telescopios.
Al principio, las observaciones de G237 implicaban una
tasa total de formación estelar que era irrealmente alta, y el equipo se esforzó
por dar sentido a los datos. El protocúmulo G237 parecía estar formando
estrellas a un ritmo 10.000 veces superior al de la Vía Láctea, señalan los
autores. A ese ritmo, se espera que el protocúmulo agote rápidamente su
combustible estelar y se asiente posteriormente en un sistema complejo similar
al supercúmulo de Virgo.
"Cada una de las 63 galaxias descubiertas
hasta ahora en G237 era como una fábrica de estrellas a toda marcha", afirma
Frye. "Es como si las galaxias estuvieran trabajando en horas extras para
ensamblar estrellas. El ritmo de producción era insostenible. Conn este ritmo, se
espera que las cadenas de suministro se rompan en un futuro próximo, y de una
manera que cierre permanentemente el astillero de la galaxia."
Posteriormente,
el equipo descubrió que parte de la señal procedía de galaxias no relacionadas
con el protocúmulo, pero incluso después de eliminar las señales irrelevantes,
el ritmo total de formación estelar seguía siendo alto, al menos de mil masas
solares al año, según Poletta. A modo de comparación, la Vía Láctea produce
aproximadamente una masa solar al año.
"La imagen que hemos
reconstruido ahora es la de un exitoso astillero de galaxias que está trabajando
con gran eficiencia para ensamblar galaxias y las estrellas que hay en ellas y
que tiene un suministro de energía que es más sostenible", dijo Frye.
Todas las galaxias del universo forman parte de una gigantesca
estructura que se asemeja a una forma de telaraña tridimensional llamada
telaraña cósmica. Los filamentos de la telaraña cósmica se cruzan en los nodos,
que equivalen a los astilleros de las galaxias en la analogía utilizada aquí.
Señalando
futuras investigaciones, Polletta dijo: "Estamos analizando más observaciones de
este y otros protocúmulos de Planck con el objetivo de rastrear el gas que da
origen a estas estrellas de nueva formación y alimenta los agujeros negrossupermasivos, para determinar su origen y explicar la extraordinaria actividad
observada."
Fuentes, créditos y referencias:
Yusei Koyama et al, A Planck-selected dusty proto-cluster at z = 2.16 associated with a strong overdensity of massive Hα-emitting galaxies, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters (2021). DOI: 10.1093/mnrasl/slab013
M. Polletta et al, Spectroscopic observations of PHz G237.01+42.50: A galaxy protocluster at z = 2.16 in the Cosmos field, Astronomy & Astrophysics (2021). DOI: 10.1051/0004-6361/202140612
Imagen: Figura: Región del cielo que muestra el protocúmulo PHz G237 y los miembros de la galaxia identificados. El panel izquierdo muestra una imagen multibanda (11 arcmin x 11 arcmin) que combina la imagen submilimétrica de Herschel a 350 micras en rojo (trazador de formación estelar), la imagen de Spitzer a 3,6 micras en verde (trazador de masa estelar) y la imagen de rayos X de XMM-Newton en azul (trazador de agujeros negros supermasivos en acreción). La región observada con el telescopio Subaru está delimitada por un rectángulo amarillo. Los miembros de la galaxia identificados a través de las observaciones con el Telescopio Subaru se muestran como diamantes amarillos, y las galaxias identificadas espectroscópicamente se muestran como círculos azul claro. El panel de la derecha muestra un zoom de la región central de 2,7 arcmin x 1,9 arcmin del protocúmulo (rojo: 2,14 micras, verde: 2,07 micras, azul: 1,25 micras). Crédito: ESA/Herschel y XMM-Newton; NASA/Spitzer; NAOJ/Subaru Telescope; Large Binocular Telescope; ESO/VISTA; Polletta et al. 2021; Koyama et al. 2021