Domingo 22 de septiembre de 2019, 07:40 (TU)

Herschel y Planck detectan protocúmulos galácticos en el Universo primitivo

La combinación de observaciones realizadas por los telescopios espaciales Herschel y Planck de la Agencia Espacial Europea (ESA) ha permitido identificar los que podrían ser los precursores de los grandes cúmulos de galaxias que vemos en la actualidad.

Las galaxias como la nuestra, con sus cien mil millones de estrellas, no están aisladas. En el Universo actual, 13.800 millones de años después del Big Bang, la mayoría de las galaxias se encuentran agrupadas en densos cúmulos de decenas, cientos o incluso miles de ellas. Sin embargo, estas agrupaciones no existieron desde el principio; uno de los interrogantes de la cosmología moderna es determinar cómo se formaron estructuras tan grandes en el Universo primitivo. Comprender cuándo y cómo se formaron estos cúmulos nos ayudaría a comprender mejor su evolución, y el papel que jugó la materia oscura en el ordenamiento de estos conglomerados cósmicos.

Ahora, luego de analizar las imágenes del telescopio espacial Herschel en longitudes de onda infrarrojas, y al combinarlas con las observaciones del satélite Planck de la radiación de microondas, los astrónomos detectaron la presencia de cientos de objetos unos 3.000 millones de años después del Big Bang, que podrían ser los precursores de los cúmulos de galaxias actuales.

El objetivo principal de la misión Planck, operativa entre 2009 y 2013, era generar un mapa de alta precisión del fondo cósmico de microondas, la radiación residual del Big Bang. Para ello, el satélite analizó todo el firmamento en nueve longitudes de onda diferentes, desde el infrarrojo lejano a las ondas de radio, descartando las interferencias provocadas por las galaxias y otros objetos visibles en primer plano.

Sin embargo, las emisiones de estas fuentes en primer plano pueden resultar útiles para otros campos de la astronomía, y fue precisamente en los datos obtenidos por Planck en las longitudes de onda más cortas donde los astrónomos descubrieron 234 fuentes brillantes, cuyas características sugerían que estaban ubicadas en el Universo primitivo. Herschel observó estos mismos objetos en las longitudes de onda que van del infrarrojo lejano a las ondas de radio submilimétricas, con mucha más sensibilidad y resolución angular que Planck. Mediante las observaciones del Herschel, los astrónomos pudieron determinar que la gran mayoría de las fuentes descubiertas por Planck concordaban con densas concentraciones de galaxias en el Universo primitivo, y que además presentaban una intensa actividad de formación estelar.

Estas imágenes obtenidas por el instrumento SPIRE del telescopio espacial Herschel muestran algunos de los objetos más representativos de la población de 234 candidatos a protocúmulos galácticos recientemente descubiertos. Los contornos en amarillo representan variaciones en la densidad de las galaxias. Créditos: ESA / Colaboración Planck / H. Dole, D. Guéry y G. Hurier, IAS/Universidad de París Sud/CNRS/CNES.
Estas imágenes obtenidas por el instrumento SPIRE del telescopio espacial Herschel muestran algunos de los objetos más representativos de la población de 234 candidatos a protocúmulos galácticos recientemente descubiertos. Los contornos en amarillo representan variaciones en la densidad de las galaxias. Créditos: ESA / Colaboración Planck / H. Dole, D. Guéry y G. Hurier, IAS/Universidad de París Sud/CNRS/CNES.

Cada una de estas jóvenes galaxias estaba convirtiendo sus repositorios de gas y polvo en nuevas estrellas, a un ritmo de entre unos cientos y 1.500 masas solares anuales. En comparación, la tasa media de producción de estrellas en la Vía Láctea actual es de una masa solar por año. Aunque los astrónomos todavía no han determinado de forma concluyente las edades y luminosidades de muchas de estas concentraciones remotas de galaxias, hasta la fecha constituyen las mejores candidatas a «protocúmulos», los precursores de los grandes cúmulos de galaxias maduras que pueblan el Universo actual.

«Ya se habían encontrado indicios de la existencia de este tipo de objetos en los datos de Herschel y de otros telescopios, pero la capacidad de Planck para escanear todo el firmamento ha revelado muchos más candidatos para este estudio», indicó el astrónomo Hervé Dole, del Instituto de Astrofísica Espacial de Orsay y autor principal del estudio. «Todavía tenemos mucho que aprender sobre esta nueva población de objetos, lo que requerirá seguir estudiándola con otros observatorios, pero pensamos que son un eslabón perdido en la formación de las estructuras cosmológicas».

«Estamos preparando un extenso catálogo de posibles protocúmulos galácticos detectados por Planck, que debería ayudarnos a identificar muchos más de estos objetos”, agrega Ludovic Montier, investigador del Instituto de Investigación en Astrofísica y Planetología de Toulouse y científico principal del catálogo de Planck de fuentes candidatas con un alto corrimiento al rojo, que está a punto de ser distribuido a la comunidad científica.

Mapa de la totalidad del firmamento obtenido por el satélite Planck en longitudes de onda submilimétricas (545 GHz). La banda que atraviesa la mitad del mapa corresponde al polvo de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Los puntos negros indican la ubicación de los candidatos a protocúmulos identificados en los datos de Planck y luego observados por el telescopio espacial Herschel. Créditos: ESA / Colaboración Planck / H. Dole, D. Guéry y G. Hurier, IAS/Universidad de París Sud/CNRS/CNES.
Mapa de la totalidad del firmamento obtenido por el satélite Planck en longitudes de onda submilimétricas (545 GHz). La banda que atraviesa la mitad del mapa corresponde al polvo de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Los puntos negros indican la ubicación de los candidatos a protocúmulos identificados en los datos de Planck y luego observados por el telescopio espacial Herschel. Créditos: ESA / Colaboración Planck / H. Dole, D. Guéry y G. Hurier, IAS/Universidad de París Sud/CNRS/CNES.

«Este emocionante descubrimiento ha sido posible gracias a la sinergia entre Herschel y Planck: al cubrir todo el firmamento, los datos de Planck han permitido identificar estos objetos inusuales, y Herschel fue capaz de analizarlos con un mayor nivel de detalle», explica Göran Pilbratt, científico de la misión Herschel para la ESA. «Estos dos observatorios espaciales dejaron de operar en 2013, pero sus inmensos archivos de datos permitirán seguir realizando nuevos descubrimientos sobre el cosmos durante los próximos años».

Fuentes consultadas: ESA | Astronomy & Astrophysics

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