Un equipo internacional de astrónomos, liderado por investigadores canadienses, ha descubierto algo que el universo no debería haber encontrado: un cúmulo de galaxias rebosante de gas caliente tan solo 1.400 millones de años después del Big Bang, mucho antes y con una temperatura más alta de lo que predice la teoría.
El resultado, publicado en Nature, podría revolucionar los modelos actuales de formación de cúmulos de galaxias, que predicen que tales temperaturas solo se dan en cúmulos de galaxias más maduros y estables en etapas posteriores de la vida del universo.
«No esperábamos ver una atmósfera de cúmulo tan caliente en una etapa tan temprana de la historia cósmica», declaró el autor principal, Dazhi Zhou, candidato a doctorado en el departamento de física y astronomía de la UBC.
«De hecho, al principio era escéptico sobre la señal, ya que era demasiado intensa para ser real. Pero tras meses de verificación, hemos confirmado que este gas es al menos cinco veces más caliente de lo previsto, e incluso más caliente y energético que el que encontramos en muchos cúmulos actuales».
«Esto nos indica que algo en el universo primitivo, probablemente tres agujeros negros supermasivos recientemente descubiertos en el cúmulo, ya estaba bombeando enormes cantidades de energía al entorno y moldeando el joven cúmulo, mucho antes y con mayor intensidad de lo que pensábamos», afirmó el coautor, el Dr. Scott Chapman, profesor de la Universidad de Dalhousie, quien dirigió la investigación mientras trabajaba en el Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC).
Investigando un cúmulo joven
Retrocediendo unos 12 000 millones de años en el tiempo, los investigadores se centraron en un cúmulo de galaxias «joven» llamado SPT2349-56. Para ello, el equipo de investigación utilizó un cúmulo de radiotelescopios llamado Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), que incluye instrumentos diseñados, construidos y probados por el NRC.
Este cúmulo joven es masivo a pesar de su relativa juventud, con un núcleo de unos 500 000 años luz de diámetro, comparable al tamaño del halo que rodea la Vía Láctea. Contiene más de 30 galaxias activas y forma estrellas a una velocidad más de 5.000 veces superior a la de nuestra galaxia, todo ello en una región muy compacta.
El equipo de investigación se centró en una herramienta cosmológica denominada efecto Sunyaev-Zeldovich, que puede ayudar a los científicos a calcular la energía térmica del medio intracúmulo: el gas existente entre las galaxias de un cúmulo determinado.
«Comprender los cúmulos de galaxias es clave para comprender las galaxias más grandes del universo», afirmó el Dr. Chapman, también profesor afiliado de la UBC. «Estas galaxias masivas residen principalmente en cúmulos, y su evolución está fuertemente condicionada por el intenso entorno de los cúmulos durante su formación, incluido el medio intracúmulo».
Calentamiento de agujeros negros supermasivos
Los modelos actuales sugieren que las enormes reservas de gas que forman el medio intracúmulo se acumulan y luego se calientan mediante interacciones gravitacionales a medida que un cúmulo de galaxias inmaduro e inestable madura y colapsa hacia adentro hasta alcanzar un estado estable. El nuevo hallazgo sugiere que este nacimiento es más explosivo y que los científicos podrían necesitar replantear la secuencia y la velocidad de la evolución de los cúmulos de galaxias.
Los investigadores ahora quieren investigar cómo encajan todas las piezas. «Queremos averiguar cómo interactúan la intensa formación estelar, los agujeros negros activos y esta atmósfera sobrecalentada, y qué nos dice esto sobre cómo se formaron los cúmulos de galaxias actuales», dijo Zhou. «¿Cómo es posible que todo esto esté sucediendo simultáneamente en un sistema tan joven y compacto?»
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