Astrónomos detectan una fusión séxtuple de galaxias extremadamente rara
Imagen destacada: [Imagen compuesta de rayos X/óptica del cúmulo de galaxias WHY J0501+01 que muestra la fusión séxtuple y la luz intracúmulo; crédito: Z.L. Wen et al., Academia China de Ciencias / Einstein Probe]
Un equipo de astrónomos liderado por Z.L. Wen de la Academia China de Ciencias ha identificado un evento extraordinariamente raro en el universo cercano: seis galaxias masivas sorprendidas en pleno proceso de fusión para convertirse en una única galaxia supermasiva. El descubrimiento, aceptado para su publicación en Astronomy & Astrophysics, ofrece una instantánea sin precedentes de cómo se ensamblan las galaxias más grandes del cosmos.
El objetivo es el cúmulo de galaxias WHY J050106.2+013714, abreviado WHY J0501+01, ubicado a un corrimiento al rojo de 0,151, aproximadamente 2 mil millones de años luz de la Tierra. Si bien las fusiones de galaxias son comunes en astronomía, una fusión séxtuple de esta escala es excepcional. Una búsqueda sistemática de 52.803 cúmulos de galaxias de los DESI Legacy Imaging Surveys encontró que solo este cúmulo contiene más de cuatro galaxias fusionándose. Solo se identificaron 12 fusiones cuádruples y 2.233 fusiones binarias en la misma muestra.
Las seis galaxias en fusión no son de tamaño pequeño: cinco de ellas albergan cada una más de 100 mil millones de estrellas, con masas estelares individuales que superan las 10^11 masas solares. Una sexta galaxia, ligeramente más pequeña, también participa. En conjunto, poseen una masa estelar total de 1,16 x 10^12 masas solares, aproximadamente 2,6 desviaciones estándar por encima de lo que predicen las relaciones de escala típicas para estos cúmulos. Una vez que la fusión se complete durante los próximos 800 millones a 1,9 mil millones de años, el resultado será una de las galaxias más grandes conocidas del universo.
El equipo utilizó observaciones del Telescopio de Rayos X de Seguimiento (EP-FXT) del Einstein Probe para estudiar la dinámica de gas del cúmulo. Los datos de rayos X revelan un cúmulo dinámicamente joven y perturbado, con una temperatura media del gas de 2,8 kiloelectronvoltios y una luminosidad total de rayos X de 9,4 x 10^43 ergios por segundo. Estos valores coinciden con las relaciones de escala para cúmulos perturbados típicos.
Las observaciones de rayos X también muestran evidencia de interacciones gravitacionales violentas: oscilaciones de plasma ultra caliente y una cola de gas probablemente expulsada por la colisión en curso. Las galaxias mismas se describen como «no relajadas», un término técnico para sistemas que experimentan interacciones gravitacionales catastróficas.
Rodeando las galaxias en fusión, los astrónomos detectaron un sudario bien definido de luz intracúmulo (ICL) que se extiende 310 kiloparsecs (aproximadamente 1 millón de años luz). Este resplandor fantasmal proviene de estrellas arrancadas de sus galaxias anfitrionas por las inmensas fuerzas de marea de la fusión. Detectarlo requirió restar cuidadosamente la luz de las galaxias mismas.
El cúmulo inicial fue identificado por primera vez en 2018 mediante estudios de todo el cielo (Two Micron All Sky Survey, WISE y SuperCOSMOS). El trabajo de seguimiento con los DESI Legacy Imaging Surveys, utilizando los telescopios Mayall, Bok y Blanco en Arizona y Chile, resolvió la estructura de fusión séxtuple que había estado oculta en datos más gruesos.
Este descubrimiento incide directamente en un debate de larga data en astronomía: si las galaxias más brillantes de los cúmulos (BCG), las galaxias más luminosas en los centros de los cúmulos de galaxias, crecen principalmente mediante fusiones menores frecuentes con galaxias pequeñas, o mediante fusiones mayores raras pero dramáticas. El sistema WHY J0501+01 favorece firmemente el escenario de fusión mayor, proporcionando un claro ejemplo de ensamblaje jerárquico en su forma más espectacular.
El hallazgo también brinda a los astrónomos una oportunidad única de observar la formación de estructuras cósmicas en tiempo real. La mayoría de las BCG en el universo local ya están completamente ensambladas, y sus historias de fusión terminaron hace mucho tiempo. WHY J0501+01 ofrece una ventana a un proceso que la mayoría de los cúmulos de galaxias completaron hace miles de millones de años.
El artículo, «A rare sextuple-merging brightest cluster galaxy system in a disturbed galaxy cluster observed with the Einstein Probe Follow-up X-ray Telescope», está disponible como preimpresión en arXiv (2606.17700) y ha sido aceptado para su publicación en Astronomy & Astrophysics.
Traducido por Alessandra