Los ancestros de algunos de los mayores cúmulos de galaxias han estado ocultos a plena vista. Un nuevo trabajo dirigido por Andrew Newman, de Carnegie, demuestra una nueva técnica para identificar los precursores de los entornos galácticos más extremos. Los hallazgos del equipo fueron publicados en Nature.
Al igual que todos nosotros, las galaxias están formadas y moldeadas por su entorno. Para obtener una imagen completa de las diversas influencias físicas en el ciclo de vida de una galaxia, es crucial rastrear la aparición de propiedades causadas por factores ambientales a medida que surgen.
"Hace tiempo que sabemos que los colores, las masas y las formas de las galaxias dependen de su entorno cósmico, pero hay muchas cosas que no sabemos sobre cuándo y cómo aparecieron esas diferencias", afirma Newman.
Los cúmulos de galaxias son las estructuras más masivas del cosmos unidas por su propia gravedad, y a veces comprenden miles de galaxias. Los predecesores de estos entornos galácticos masivos, llamados protocúmulos, son algunas de las primeras estructuras conocidas en el cosmos y son perfectas para estudiar las etapas primordiales del ciclo de vida de una galaxia.
El Big Bang inició el universo como una sopa caliente y turbia de partículas que se expandía rápidamente. Algunas regiones del universo eran más densas que otras y, con el tiempo, su gravedad superó la expansión, haciendo que el material colapsara hacia dentro, formando grupos de estructuras que acabarían dando lugar a grupos o cúmulos de galaxias.
Pero el equipo descubrió que estos protocúmulos pueden ser sorprendentemente difíciles de detectar.
Utilizando los telescopios Magallanes del Observatorio Las Campanas de Carnegie, en Chile, el equipo de investigación, dirigido por Andrew Newman, de Carnegie, pudo buscar las sombras proyectadas por el gas de hidrógeno intergaláctico dentro de los protocúmulos sobre las galaxias que hay detrás. Esta imagen muestra un mapa del hidrógeno intergaláctico en el que el color amarillo-rojo representa regiones de alta densidad y el azul-negro indica zonas de baja densidad. Crédito: Andrew Newman.
Hasta la fecha, la mayoría de los protocúmulos se han encontrado buscando en el cielo regiones que contienen un número inusualmente grande de galaxias distantes. El equipo de investigación -que incluye a Gwen Rudie, Guillermo Blanc, Mahdi Qezlou, Daniel Kelson, Alan Dressler y el director de los Observatorios de Carnegie, John Mulchaey- desplegó una nueva estrategia para encontrar protocúmulos.
La clave de su método es el hecho de que el gas de hidrógeno intergaláctico que forma parte del protocúmulo absorbe la luz que lo atraviesa, proyectando una especie de sombra sobre las galaxias que se encuentran detrás, más allá de los límites del protocúmulo. Utilizando los telescopios Magallanes del Observatorio Las Campanas de Carnegie, en Chile, para observar dichas sombras, el equipo pudo identificar las ubicaciones probables de los protocúmulos.
"Nos sorprendió mucho encontrar tan pocas galaxias dentro de los protocúmulos que proyectan las sombras más fuertes, razón por la cual estos fueron pasados por alto en búsquedas anteriores", dijo Newman.
Sus hallazgos sugieren que los protocúmulos pasados por alto albergan galaxias no vistas que deben haber evolucionado de forma diferente, haciéndolas más tenues y, por tanto, más difíciles de detectar. El equipo tiene previsto realizar nuevas búsquedas para localizar estas galaxias desaparecidas y determinar sus propiedades inusuales.
"Es interesante que las trayectorias evolutivas de estas galaxias divergieran tan pronto en la historia del universo, mucho antes de que se reunieran los cúmulos en los que ahora viven", dijo Blanc.
Rudie añadió: "Una de las lecciones clave de este trabajo es que, al cartografiar el universo lejano, es importante reunir múltiples perspectivas; el uso de una sola técnica puede dar una imagen engañosa”.
Los investigadores indicaron que las futuras búsquedas de protocúmulos podrán poner a prueba sus hallazgos con una población mayor.
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Este trabajo fue apoyado en parte por la Fundación Nacional de Ciencias de los Estados Unidos y la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo de Chile.
Incluye datos recogidos con los telescopios Magallanes de 6,5 metros situados en el Observatorio Las Campanas de Carnegie, Chile. Este trabajo se basa, en parte, en las observaciones obtenidas con MegaPrime / MegaCam, un proyecto conjunto del CFHT y el CEA/IRFU, en el Telescopio Canadá-Francia-Hawaii (CFHT) que es operado por el Consejo Nacional de Investigación (NRC) de Canadá, el Institut National des Science de l'Univers del Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) de Francia, y la Universidad de Hawai. También se basa, en parte, en los productos de datos producidos en Terapix disponibles en el Centro Canadiense de Datos Astronómicos como parte del Canada-Frace-Hawaii Telescope Legacy Survey, un proyecto de colaboración del NRC y el CNRS.
La Carnegie Institution for Science (carnegiescience.edu) es una organización privada sin fines de lucro con sede en Washington, D.C., que cuenta con tres divisiones de investigación en ambas costas. Desde su fundación en 1902, la Institución Carnegie ha sido una fuerza pionera en la investigación científica básica. Los científicos de Carnegie son líderes en las ciencias de la vida y del medio ambiente, en las ciencias de la Tierra y planetarias y en la astronomía y la astrofísica.
Link al artículo científico: https://www.nature.com/articles/s41586-022-04681-6