Un supercúmulo de galaxias masivas en el universo primitivo

Un supercúmulo de galaxias masivas en el universo primitivo

Una imagen en falso color de la emisión de infrarrojo lejano de un protocúmulo masivo de galaxias (en el círculo) que data de una época de unos 1.400 millones de años después del Big Bang. Los astrónomos completaron observaciones ópticas e infrarrojas profundas del complejo y concluyeron que los procesos de formación estelar en curso, aunque excepcionalmente activos, generalmente parecen seguir los mismos procesos observados en nuestra galaxia. Crédito: NASA/ESA/Herschel; Miller et al.

La estructura del universo a menudo se describe como una red cósmica de filamentos, nodos y vacíos, siendo los nodos cúmulos de galaxias, los objetos unidos gravitacionalmente más grandes que se conocen. Se cree que estos nodos fueron sembrados por fluctuaciones de densidad de pequeña amplitud como las observadas en el fondo cósmico de microondas (CMB) que creció hasta colapsar en las estructuras que se ven hoy. Si bien el CMB se comprende bien y los detalles de los cúmulos de galaxias actuales están bien descritos, las fases intermedias de la evolución carecen de suficientes observaciones para limitar los modelos. Las búsquedas tradicionales de cúmulos de galaxias asumen que estos objetos han tenido tiempo suficiente para equilibrarse, de modo que el gas intergaláctico se ha calentado lo suficiente como para ser detectado en la emisión de rayos X. Para detectar las galaxias más distantes y los protocúmulos que son demasiado débiles para detectarlos en los rayos X, los astrónomos usan su emisión infrarroja brillante o submilimétrica.

El supercúmulo SPT2349-56, descubierto en la banda submilimétrica por el Telescopio del Polo Sur, está tan distante que su luz ha estado viajando durante más de doce mil millones de años. Alberga más de treinta galaxias de brillo submilimétrico y docenas de otras galaxias formadoras de estrellas luminosas y/o confirmadas espectroscópicamente. Es uno de los complejos de formación de estrellas más activos que se conocen, produciendo más de diez mil estrellas por año. Una de sus fuentes brillantes parece ser la fusión de más de veinte galaxias. Sin embargo, no se conocía la masa estelar del sistema, por lo que era imposible saber, por ejemplo, si el enorme estallido de estrellas fue el resultado de una eficiencia extraordinaria o simplemente surgió porque el sistema era extremadamente grande.

El astrónomo de CfA, Matthew Ashby, era miembro de un equipo que ahora ha completado observaciones muy profundas a nivel óptico y longitudes de onda infrarrojas para obtener las masas estelares a través de análisis de distribución de energía espectral (SED). Utilizaron los telescopios espaciales Gemini y Hubble para obtener mediciones de flujo óptico/infrarrojo cercano y la cámara IRAC de Spitzer para el flujo infrarrojo. Para modelar los SED, las muchas fuentes puntuales detectadas deben coincidir entre sí en todas las longitudes de onda. Esta es una tarea compleja, y los científicos describen los procesos para hacerlo al tiempo que abordan la grave mezcla que puede ocurrir debido a una resolución espacial inadecuada en el infrarrojo.

Según sus resultados publicados en Avisos mensuales de la Royal Astronomical Societyla astrónomos encontrar que la masa estelar en este cúmulo primordial en comparación con su tasa de formación de estrellas está cerca del valor medido en galaxias cercanas (“normales”), una conclusión que sugiere que los procesos de formación de estrellas en el trabajo son similares a los del universo local. Sin embargo, el cúmulo muestra un déficit de gas molecular, lo que sugiere que la actividad se acerca al final de esta tumultuosa fase a medida que se disipa la materia prima gaseosa de las estrellas.


Un protocúmulo masivo de galaxias en fusión en el universo primitivo


Información:
Ryley Hill et al, Acumulación rápida del contenido estelar en el núcleo del protocúmulo SPT2349−56 en z = 4.3, Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society (2021). DOI: 10.1093/mnras/stab3539

citas: Un supercúmulo de galaxias masivo en el universo temprano (20 de junio de 2022) recuperado el 20 de junio de 2022 de https://phys.org/news/2022-06-massive-galaxy-supercluster-early-universe.html

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