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Astrónomos han sido testigos del inicio de una megafusión galáctica

Mirando profundamente en el espacio -a través de un asombroso 90 por ciento del universo observable- Manuel Aravena, Académico del Núcleo de Astronomía UDP junto a un grupo internacional de astrónomos han sido testigos de los inicios de un colosal apilamiento cósmico, la inminente colisión de 14 jóvenes galaxias explosivas. Esta megafusión de galaxias está destinada a evolucionar hacia una de las estructuras más masivas del universo conocido: un grupo de galaxias, unidas gravitacionalmente por materia oscura y nadando en un mar de gas ionizado caliente.

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Acercándose a las galaxias descubiertas por ALMA que están evolucionando hacia un cúmulo de galaxias. El campo exterior proviene de datos tomados por el Observatorio Espacial Hershel. La imagen del medio, una parte de un estudio mucho más amplio del Telescopio del Polo Sur de la National Science Fundation (NSF), descubrió la fuente galáctica distante que ALMA estudió para revelar las 14 galaxias. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), T. Miller & S. Chapman et al.; Herschel; South Pole Telescope; (NRAO/AUI/NSF) B. Saxton


Usando el observatorio ALMA, un equipo internacional de científicos ha descubierto una concentración sorprendentemente densa de 14 galaxias que están listas para fusionarse, formando el núcleo de lo que eventualmente se convertirá en un cúmulo de galaxias colosales.

Este mega choque galáctico, conocido como un proto-cúmulo, se encuentra a unos 12.400 millones de años luz de distancia, lo que significa que su luz comenzó a viajar hacia nosotros cuando el universo tenía sólo 1.400 millones de años, o aproximadamente una décima parte de su edad actual. Sus galaxias individuales están formando estrellas tanto como 1,000 veces más rápido que nuestra galaxia y están abarrotadas dentro de una región del espacio de aproximadamente tres veces el tamaño de la Vía Láctea. El cúmulo de galaxias resultante finalmente rivalizará con algunos de los cúmulos más masivos que vemos en el universo hoy en día.

Los resultados han sido publicados en la prestigiosa revista Nature.

“Habiendo atrapado un cúmulo de galaxias masivo en agonía es espectacular en sí mismo”

dijo Scott Chapman, un astrofísico de la Universidad Dalhousie en Halifax, Canadá, que se especializa en cosmología observacional y estudia los orígenes de la estructura en el universo y la evolución de galaxias.


“Pero, el hecho de que esto suceda tan temprano en la historia del universo plantea un desafío formidable a nuestra comprensión actual de la forma en que se forman las estructuras en el universo”, dijo.

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Impresión artística de las 14 galaxias detectadas por ALMA tal como aparecen en el Universo muy temprano y muy distante. Estas galaxias están en proceso de fusión y eventualmente formarán el núcleo de un cúmulo de galaxias masivo. Crédito: NRAO / AUI / NSF; S. Dagnello



Durante los primeros millones de años de historia cósmica, la materia normal y la materia oscura comenzaron a acumularse en concentraciones cada vez mayores, dando lugar eventualmente a cúmulos de galaxias, los objetos más grandes en el universo conocido. Con masas comparables a un millón de millones de soles, los cúmulos pueden contener hasta mil galaxias, grandes cantidades de materia oscura, enormes agujeros negros y gases que emiten rayos X que alcanzan temperaturas de más de un millón de grados.

La teoría actual y los modelos de computadora sugieren que los protocúmulos tan masivos como el observado por ALMA, sin embargo, deberían haber tardado más en evolucionar.


“Cómo este conjunto de galaxias se hizo tan grande tan rápido es un misterio, no se acumuló gradualmente durante miles de millones de años, como podrían esperar los astrónomos”,

dijo Tim Miller, un candidato doctoral en la Universidad de Yale y autor principal del artículo.

“Este descubrimiento ofrece una oportunidad increíble para estudiar cómo los cúmulos de galaxias y sus galaxias masivas se unieron en estos entornos extremos”.

“La cantidad total de gas molecular detectado por ALMA, que está disponible para la formación de futuras generaciones de estrellas, es enorme. Sin embargo, esperamos que muy pronto cada una de las galaxias se quede sin gas, deteniendo la formación estelar”,

agrega Manuel Aravena, investigador y académico del Núcleo de Astronomía UDP, y co-autor del artículo en Nature.

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Imagen de ALMA de 14 galaxias que forman un proto-cúmulo conocido como SPT2349-56. Estas galaxias están en proceso de fusión y eventualmente formarán el núcleo de un cúmulo de galaxias verdaderamente masivo. Crédito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO); B. Saxton (NRAO / AUI / NSF)


Este particular protocluster galáctico, designado SPT2349-56, se observó por primera vez como una leve mancha de luz de longitud de onda milimétrica durante el 2010 con el Telescopio del Polo Sur (SPT – South Pole Telescope, por su sigla en Inglés). Las observaciones de seguimiento con el telescopio APEX, en Chile, ayudaron a confirmar que en realidad era una fuente galáctica extremadamente distante y digna de observaciones de seguimiento con ALMA.

La resolución y sensibilidad superiores de ALMA permitieron a los astrónomos distinguir al menos 14 objetos individuales en una región del espacio sorprendentemente pequeña, lo que confirma que el objeto era el ejemplo arquetípico de un protocluster en una etapa muy temprana de desarrollo.

“El advenimiento de amplias áreas del cielo austral observadas con telescopios como SPT, y su posterior seguimiento con ALMA, nos están permitiendo revelar y estudiar por primera vez la formación de estos raros protocúmulos masivos”

agrega M. Aravena.

La distancia extrema de este grupo y sus componentes claramente definidos ofrecen a los astrónomos una oportunidad sin precedentes para estudiar algunos de los primeros pasos de la formación de cúmulos a menos de 1.500 millones de años después del Big Bang. Al utilizar los datos de ALMA como las condiciones de partida para sofisticadas simulaciones por computadora, los investigadores pudieron demostrar cómo esta colección actual de galaxias probablemente crecerá y evolucionará a lo largo de miles de millones de años.


“ALMA nos dio, por primera vez, un claro punto de partida para predecir la evolución de un cúmulo de galaxias. Con el tiempo, las 14 galaxias que observamos colisionarán y se fusionarán en una única galaxia gigante “

dijo Chapman.

Esta investigación se presenta en un artículo titulado “Un núcleo masivo para un grupo de galaxias con un desplazamiento al rojo de 4.3”, por T.B. Miller, et al., aparecido en la revista Nature. [www.nature.com]

Fuente: https://public.nrao.edu/news/2018-alma-megamerger