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domingo, 7 de agosto de 2011

Tras las semillas de los cúmulos masivos de galaxias

Tras las semillas de los cúmulos masivos de galaxias
El modelo jerárquico de formación de estructuras en el universo exige que los cúmulos de galaxias se fraguaran en épocas muy tempranas. Se ha hallado una evidencia de ello.

Entre los retos que se resisten a ser conquistados por la Astrofísica moderna se encuentra el proceso que lleva a la formación de las galaxias y, por ende, de los enormes racimos de galaxias que los astrónomos denominamos cúmulos. Los cúmulos de galaxias pueden ser considerados como estructuras enormes, casi “monstruosas” en tamaño, quizá las mayores que pueden llegar a ser autogravitantes. Y, ¿cómo se logra construir estos monstruos en el cosmos? Del mismo modo que los sacerdotes mostraron a Herodoto cómo podían construirse las enormes pirámides, utilizando los grandes bloques de piedra traídos por el Nilo, los astrónomos contamos hoy con una teoría de construcción “jerarquizada” de la formación de las galaxias en el universo. Así, estas se formarían a partir de “bloques” (es decir, de otras galaxias más pequeñas) que se fusionarían de una forma jerarquizada, de menor a mayor tamaño.

De la misma manera, se piensa que la formación de los cúmulos se fragua “amontonando” muchas galaxias masivas dentro de un gran halo de materia oscura. Este proceso debió ocurrir en una época muy temprana de la historia del universo. Por la misma razón, los protocúmulos (que son el origen a partir del que surgirán más tarde los cúmulos de galaxias que conocemos) debieron formarse mucho antes. Sin embargo, su detección no es sencilla y ¡hay que saber cazarlos!

Un equipo liderado por Peter Capak de Caltech, del que forman parte destacados miembros de la colaboración COSMOS (Cosmological Evolution Survey, un cartografiado profundo de un área de dos grados cuadrados), supo realizar esa búsqueda con una buena estrategia y consiguió cazar un protocúmulo de galaxias realmente muy lejano, formado tan solo mil millones de años tras el Big Bang (técnicamente, a un corrimiento al rojo de z=5.3). ¡Todo un récord! La estrategia observacional consistió en buscar galaxias lejanas con enormes estallidos de formación estelar -las denominadas galaxias starburst- que presentasen un entorno muy poblado, con muchos “vecinos”, de forma que entre todos sumaran una densidad de materia luminosa y de materia oscura muy altas.

Esta estrategia constituyó todo un éxito. El protocúmulo se encontró cerca del objeto conocido como COSMOS AzTEC3, una fuente emisora de ondas milimétricas. Dentro de una distancia aparente de cuarenta millones de años luz se encuentran también un cuásar y un buen número de otras fuentes, lo que supone una densidad de galaxias luminosas unas diez veces superior respecto a entornos normales. La importancia de que la fuente emita en ondas milimétricas radica en que nos aporta información sobre las enormes reservas de gas de que dispuso este sistema para formar más y más estrellas en el futuro (¡todo el futuro por delante!) y así se llegarían a formar los cúmulos que ahora vemos más cerca de nuestro entorno.

Con toda la información multifrecuencia que han acumulado, estos investigadores calculan que el protocúmulo alberga, aproximadamente, más de medio billón de masas solares (exactamente más de 4 x 1011 veces la masa del Sol). Este resultado es muy relevante pues parece estar de acuerdo, cuantitativamente, con las predicciones de los modelos teóricos de formación de estructuras masivas.

Este trabajo de investigación tan ambicioso ha utilizado los mejores medios disponibles: grandes telescopios ópticos/infrarrojos en tierra como Keck II y el CFHT en Hawaii; telescopios espaciales como HST Hubble, Chandra (rayos X) o Spitzer (infrarrojo); radiotelescopios como el interferómetro de Plateu de Bure, la antena de treinta metros IRAM en Pico Veleta, el eVLA y el telescopio milimétrico James Clerk Maxwell en Hawaii.

Se trata de un gran hallazgo científico: se confirma que estos protocúmulos ya existían en el universo en épocas muy tempranas, y que constituyeron las semillas de la formación de estructuras masivas en el universo primitivo.

José M. Vilchez & Antxon Alberdi | Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC)

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