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Astrónomos del Instituto de Tecnología de Massachusetts han descubierto nuevos cúmulos de galaxias que se esconden a plena vista

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El grupo de galaxias recién descubierto CHIPS1911 + 4455 tiene una forma retorcida única en comparación con otros cúmulos de galaxias de enfriamiento rápido. Esta imagen fue capturada por el telescopio espacial Hubble. Créditos de imagen: NASA / ESA / Hubble Heritage Team

Los investigadores dicen que la lección aprendida de la encuesta CHiPS debería guiar las futuras búsquedas de conglomerados.

Con Los astrónomos han descubierto vecindarios galácticos nuevos e inusuales que estudios anteriores han pasado por alto. Sus resultados fueron publicados el 26 de marzo de 2021 en El diario astrofísico, Indica que aproximadamente el 1 por ciento de los cúmulos de galaxias parecen atípicos y pueden ser fácilmente identificados erróneamente como una sola galaxia brillante. A medida que los investigadores lanzan nuevos telescopios para cazar grupos, deben prestar atención a estos hallazgos o arriesgarse a adquirir una imagen incompleta del universo.

Los cúmulos de galaxias contienen de cientos a miles de galaxias que están unidas por la gravedad. Se mueve a través de un caldo de gas caliente llamado medio cervical, que contiene la mayor masa de todas las estrellas en todas las galaxias que contiene. Este gas caliente alimenta la formación de estrellas a medida que se enfría y emite rayos X que podemos observar con telescopios espaciales.

Esta brillante nube de gas crea un misterioso halo de rayos X alrededor de los cúmulos de galaxias, haciéndolos destacar de fuentes puntuales separadas más que los rayos X producidos por, digamos, una estrella o un quásar. Sin embargo, algo de biología galáctica está rompiendo ese molde, como aprendió el profesor asociado del MIT Michael MacDonald hace nueve años.

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En 2012, MacDonald descubrió un cúmulo incomparable que brilla como una fuente puntual en una radiografía. Su galaxia central alberga un depredador Calabozo Que consume el material y emite rayos X muy brillantes para dispersar la radiación difusa al medio dentro del cúmulo. En esencia, el cúmulo forma estrellas casi 500 veces más altas que la mayoría de los otros cúmulos, lo que le da el brillo azul de un cúmulo joven en lugar del típico color rojo de las estrellas envejecidas.

“Hemos estado buscando un sistema como este durante décadas”, dice MacDonald sobre la masa del Phoenix. Sin embargo, se ha observado y superado en el transcurso de años anteriores, y se supone que es una sola galaxia en lugar de un cúmulo. “Ha estado en el archivo durante décadas y nadie lo ha visto. Están mirando más allá porque simplemente no se ve bien”.

Entonces, preguntó MacDonald, ¿qué otros grupos inusuales podrían estar al acecho en los archivos, esperando ser encontrados? Así nació la Encuesta CHiPS.

Taweewat Somboonpanyakul, un estudiante de posgrado en el laboratorio de McDonald’s, ha dedicado su doctorado por completo a la encuesta CHiPS. Comenzó seleccionando un grupo de candidatos potenciales a partir de décadas de observaciones de rayos X. Usó datos existentes de telescopios terrestres en Hawai y Nuevo México, y visitó Magellan Telescopes en Chile para tomar nuevas imágenes de las fuentes restantes, en busca de galaxias cercanas que revelarían un cúmulo. En el caso más prometedor, hizo zoom utilizando telescopios de alta resolución como el Observatorio Espacial de Rayos X Chandra y telescopio espacial Hubble.

Seis años después, la encuesta CHiPS ha terminado. Recientemente en El diario astrofísico, Somboonpanyakul publica la encuesta Resultados acumulados, Que incluye el descubrimiento de tres nuevos cúmulos galácticos. Uno de estos grupos, CHIPS1911 + 4455, se parece al cúmulo Phoenix de rápida formación estelar y se ha descrito en papel En enero en Las cartas del diario astrofísico. Es un hallazgo emocionante porque los astrónomos conocen solo unos pocos cúmulos parecidos al fénix. Este grupo merece más estudio, ya que tiene una forma retorcida con brazos extendidos, mientras que todos los demás grupos de enfriamiento rápido son circulares. Los investigadores creen que pudo haber chocado con un grupo de galaxias más pequeñas. “Es muy singular en comparación con todos los grupos de galaxias que conocemos ahora”, dice Sumbonpanyakul.

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En total, el estudio CHiPS reveló que los antiguos estudios de rayos X no detectaban aproximadamente el 1 por ciento de los organismos galácticos porque se veían diferentes de la cohorte. Esto podría tener implicaciones importantes, ya que los astrónomos estudian los cúmulos de galaxias para aprender más sobre cómo se expande y evoluciona el universo. “Necesitamos encontrar todos los grupos para arreglar estas cosas”, explica MacDonald. “El noventa y nueve por ciento de los logros no es suficiente si quieres traspasar los límites”.

A medida que los científicos descubren y estudian más de estos cúmulos de galaxias inusuales, pueden comprender mejor cómo encajan en la imagen cósmica más amplia. En este punto, no saben si algunos grupos están siempre en este extraño estado parecido al de Phoenix, o si esta es quizás una etapa típica por la que todos los grupos atraviesan durante un corto período de tiempo, casi 20 millones de años, una fuga. momento por espacio-tiempo. Es difícil para los astrónomos notar la diferencia, porque solo obtienen una instantánea de cada cúmulo congelado aproximadamente en el tiempo. Pero con más datos, podrían hacer mejores modelos de la física que gobierna estas galaxias.

La conclusión de la encuesta CHiPS coincide con el lanzamiento de un nuevo telescopio de rayos X, eROSITA, que tiene como objetivo aumentar nuestro catálogo de grupo de unos pocos cientos a decenas de miles. Pero a menos que cambien la forma en que buscan esos grupos, perderán a cientos que se desvían de la norma. “Las personas que forman el grupo de búsqueda de este nuevo telescopio de rayos X deben estar familiarizadas con el trabajo”, dice MacDonald. “Si se pierde el 1 por ciento de los grupos, existe un límite fundamental en lo que respecta a la comprensión del universo”.

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Referencia: “Hidden in Plain Sight Survey (CHiPS): una muestra completa de grupos extremistas de BCG” por Taweewat Somboonpanyakul, Michael McDonald, Massimo Gaspari, Brian Stalder y Antony A. Stark, 26 de marzo de 2021, disponible aquí. El diario astrofísico.
DOI: 10.3847 / 1538-4357 / abe1bc

Esta investigación fue apoyada en parte por, y anteriormente, el Fondo de Inversión de Investigación Caffli en MIT NASA A través de los programas de Guest Observer del Observatorio de rayos X Chandra y el Telescopio Espacial Hubble.