El Telescopio del Polo Sur de la Antártida descubre más de 7.000 cúmulos de galaxias ocultos en un estudio de cinco años
Un equipo de físicos dirigido por el Laboratorio Nacional Argonne ha publicado un catálogo de más de 7.000 cúmulos de galaxias detectados por el Telescopio del Polo Sur (SPT) durante cinco años de observaciones, ofreciendo el censo más extenso hasta la fecha de las estructuras gravitacionalmente unidas más grandes del universo.
El catálogo, construido a partir de datos recopilados por el experimento SPT-3G en la Estación Amundsen-Scott del Polo Sur de la National Science Foundation en la Antártida, escaneó aproximadamente el 4 % del cielo e identificó 8.892 cúmulos candidatos. De ellos, 7.190 fueron confirmados utilizando datos ópticos e infrarrojos del Dark Energy Survey. Aproximadamente el 20 % de los cúmulos confirmados nunca habían aparecido en ningún catálogo anterior, y para dos tercios de la muestra esta es la primera vez que se detecta su gas caliente.
En lugar de obtener imágenes directas de las galaxias, el telescopio rastreó el efecto Sunyaev-Zeldovich, una sutil distorsión en el fondo cósmico de microondas (CMB) causada cuando esa luz antigua atraviesa partículas de alta energía dentro de un cúmulo de galaxias. Cada cúmulo aparece como una sombra proyectada sobre el débil resplandor del Big Bang, una técnica que permite a los astrónomos detectar sistemas que de otro modo permanecerían invisibles para los telescopios ópticos convencionales.
Algunos de los cúmulos recientemente catalogados datan de hace más de 7.800 millones de años, ofreciendo una ventana a la estructura cósmica cuando el universo era aún relativamente joven. La cámara SPT-3G, actualizada en 2017 con 16.000 detectores construidos en Argonne, opera en tres bandas de frecuencia (90, 150 y 220 gigahercios) y proporciona un aumento de sensibilidad de un orden de magnitud en comparación con su predecesor.
«El catálogo es un hito para todo el campo de la cosmología de cúmulos», dijo Lindsey Bleem, la física de Argonne que lideró el estudio, «y es probable que respalde muchos estudios adicionales en los próximos años».
Una validación cuidadosa de las detecciones, realizada en gran parte por Kayla Kornoelje, estudiante de posgrado de la Universidad de Chicago, garantiza que los cúmulos candidatos son objetos astrofísicos reales y no ruido estadístico. Ese rigor brinda a otros investigadores la confianza para basarse en el catálogo para sus propios estudios de materia oscura, energía oscura y formación de estructuras a gran escala.
Un giro inesperado en los datos
Más allá de la gran cantidad de cúmulos, el estudio reveló algo que el equipo no esperaba: un marcado aumento en la emisión relacionada con el polvo de los cúmulos en épocas más tempranas de la historia del universo. Esta señal sugiere cómo la actividad de formación estelar alrededor de estos sistemas gigantes ha evolucionado a lo largo del tiempo cósmico, un hallazgo que está remodelando silenciosamente la comprensión de cuándo y cómo se encendieron las estrellas dentro de los vecindarios galácticos más masivos.
Los cúmulos de galaxias son las estructuras más grandes del universo unidas por la gravedad, y contienen cientos o miles de galaxias unidas con gas caliente y enormes cantidades de materia oscura. Debido a que se encuentran en la cima de la escala de tamaño cósmico, sirven como sondas sensibles para probar teorías sobre la materia oscura, la energía oscura y la forma en que la estructura a gran escala creció durante miles de millones de años.
«Con la muestra de cúmulos SPT-3G, exploraremos la evolución de la formación de estructuras cósmicas durante los últimos 10 mil millones de años», dijo Sebastian Bocquet, científico principal del Observatorio de la Universidad Ludwig Maximilian en Múnich y miembro de la colaboración SPT.
Lo que viene después
Los próximos estudios del Observatorio Vera C. Rubin en Chile y la misión Euclid de la Agencia Espacial Europea agregarán más confirmaciones y refinarán las mediciones de masa de los cúmulos. La combinación de estos conjuntos de datos promete mejorar la imagen de cómo el universo creció hasta convertirse en la vasta estructura agrupada que se observa hoy.
Por ahora, el catálogo SPT-3G se presenta como uno de los mapas más detallados de los componentes básicos más grandes del universo, un capítulo inicial en una nueva era de la cosmología de cúmulos que pondrá a prueba los límites del modelo estándar de cosmología y explorará la naturaleza de la energía oscura.
Fuente: Universe Today / Laboratorio Nacional Argonne
Imagen destacada: Vista del Telescopio Espacial Hubble del cúmulo de galaxias Abell 1689, combinando datos visibles e infrarrojos de la Advanced Camera for Surveys con un tiempo de exposición combinado de más de 34 horas. (Crédito: NASA, N. Benitez (JHU), T. Broadhurst (Racah Institute of Physics/The Hebrew University), H. Ford (JHU), M. Clampin y G. Hartig (STScI), G. Illingworth (UCO/Lick Observatory), el ACS Science Team y la ESA)
Traducido por Alessandra