Un equipo internacional de investigadores ha utilizado el espectrógrafo de rayos X XRISM para responder a la pregunta de por qué el gas de los cúmulos de galaxias nunca se enfría.
Este descubrimiento responde a la vieja pregunta de cómo cómo evolucionan las galaxias e interactúan entre sí y por qué el gas de su interior permanece caliente a pesar de que emite constantemente potentes rayos X al espacio. Los astrónomos creen desde hace tiempo que los cúmulos de galaxias crecen mediante fusiones y colisiones constantes, pero no han podido obtener pruebas directas de estos procesos.
En el nuevo estudio, el espectrógrafo XRISM proporcionó pruebas definitivas de estos procesos en el corazón de un cúmulo de galaxias. Las regiones centrales de los cúmulos de galaxias siguen siendo una de las fuentes más brillantes de rayos X. En teoría, debido a la radiación constante, el gas debería enfriarse gradualmente mediante un proceso conocido como enfriamiento radiativo.
Sin embargo, las observaciones indican que el gas permanece extremadamente caliente, desafiando las expectativas de los científicos y obligándoles a buscar una respuesta a esta pregunta.
Una hipótesis es que el movimiento constante del gas desempeña un papel clave en el mantenimiento de las altas temperaturas, pero hasta ahora los astrónomos no disponían de las herramientas adecuadas para confirmarlo. Gracias a XRISM, un grupo internacional de astrónomos (la XRISM Collaboration) pudo medir con precisión la velocidad del gas caliente en el núcleo de un cúmulo de galaxias.
Los hallazgos muestran que el gas está en constante movimiento, «salpicando» de un lado a otro en respuesta a colisiones y fusiones pasadas. Estas oscilaciones mantienen el gas en estado de agitación, impidiendo que se enfríe y manteniendo altas las temperaturas en los cúmulos.
Este descubrimiento supuso un gran avance en la comprensión de los científicos de procesos de formación de galaxias y evolución de cúmulos. XRISM ha demostrado la dinámica del flujo de gas con un detalle sin precedentes y ha proporcionado a los científicos información sobre cómo el las mayores estructuras espaciales del Universo.
El papel de la materia oscura y la gravedad en la evolución de las galaxias
Todas las grandes estructuras cósmicas, como nuestro sistema solar y las galaxias, y más aún sus cúmulos, se formaron gradualmente, bajo la influencia de la gravedad. Las estructuras más famosas del Universo que se formaron por fusiones y colisiones son los cúmulos de galaxias. Estas enormes masas se mantienen unidas por la atracción gravitatoria de misteriosa materia oscura que constituye la mayor parte de la masa del Universo.
Sin embargo, la mayor parte de la masa de los cúmulos de galaxias está formada por gas, que consiste en hidrógeno y helio sobrantes del Big Bang. Cuando este gas primigenio entra en un cúmulo de galaxias, la alta energía de la interacción gravitatoria lo convierte en gas sobrecalentado con una temperatura de decenas de millones de grados.
A temperaturas tan extremas, el gas comienza a emitir rayos X, muy importantes para los astrónomos que estudian la evolución y la dinámica de los cúmulos. La masa de este gas es mucho mayor que la de las propias galaxias.
De diciembre de 2023 a enero de 2024, el equipo de investigación utilizó XRISM para observar el cúmulo de galaxias más cercano, el Cúmulo de Centauri, situado a unos 100 millones de años luz de la Tierra. El objetivo era estudiar el movimiento del gas caliente en el núcleo del cúmulo de galaxias.
El artículo se publicó en la revista Nature
Fuente: SciTech Daily
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