El Hubble descubre un extraño arco gravitacional

Utilizando el Telescopio Espacial Hubble de NASA, un grupo de astrónomos ha descubierto un enigmático arco de la luz detrás del cúmulo masivo de galaxias a 10 mil millones de años luz de distancia. La agrupación galáctica, descubierta por el Spitzer tiene aproximadamente un cuarto de la edad actual actual del universo, 13.7 mil millones de años. El arco gigante traza una linea hasta la galaxia más distante, cuya luz es distorsionada por la gravedad del poderoso cúmulo monstruo, en un efecto llamado lente gravitacional.

El problema es que la arco detectado, no debería existir.

“Cuando lo vi por primera vez, no dejaba de observarlo, pensando que se iría “, dijo el líder del estudio, Anthony González, de la Universidad de Florida en Gainesville. “De acuerdo con el análisis estadístico, los arcos deben ser extremadamente raros a esa distancia. En esa remota y primera época, la expectativa es que no había suficientes galaxias detrás del cúmulo, lo suficientemente brillantes para ser vistas, incluso si se tratara de” Lentes “o distorsiones generadas por el clúster.El otro problema es que Los cúmulos de galaxias se vuelven menos masivos cuanto más atrás en el tiempo se remontan. Así que es más difícil encontrar un grupo con suficiente masa para ser un buen objetivo para semejante Enlace gravitacional de luz de una galaxia distante. “ 

Los cúmulos de galaxias son colecciones de cientos de miles de galaxias unidas entre sí por la gravedad. Son las más masivas estructuras en nuestro Universo. Los astrónomos los estudian frecuentes en busca de galaxias lejanas, magnificadas detrás de ellos que de otro modo serían invisibles para los telescopios. Muchas lentes gravitacionales se han encontrado detrás de cúmulos de galaxias más cercanas a la Tierra.

La sorpresa en esta observación del Hubble es descubrir una lente de galaxias ampliadas por el grupo extremadamente distantes. Apodado SIAC J1426.5 3508, el grupo es el más masivo encontrado de aquella época, con un peso de hasta 500 billones de soles. Es de 5 a 10 veces más grande que  otros grupos encontrados y fechados en los inicios del universo.

El equipo ha descubierto el cluster usando el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA para buscar archivos en combinación con imágenes ópticas tomadas por la misión Gran Angular Profundo de Observación Óptica del Observatorio Nacional Kitt Peak, en Tucson, Arizona. Las imágenes combinadas permitieron ver el grupo como una agrupación de galaxias muy rojas, lo que indica que están muy lejos.

Este sistema es único y constituye el grupo más distante conocido por ser el “anfitrión” de un arco gigante gravitacional de galaxias. Encontrar este arco gravitatorio antiguo puede arrojar luz sobre cómo, durante los primeros momentos tras del Big Bang, se establecieron las condiciones  para el crecimiento de agrupaciones grandes en el Universo temprano.

El arco fue publicado en imágenes ópticas del grupo tomadas en 2010 por la Hubble Advanced Camera for Surveys. La capacidad de infrarrojos de la cámara Wide Field Hubble 3 (WFC3) ayudó a establecer una clara distancia, lo que confirma que es uno de los cúmulos más lejanos descubierto hasta ahora. una vez que los astrónomos determinaron la distancia del cúmulo, para lo que usaron el Hubble, el  Combined Array for Research in Millimeter-wave Astronomy (CARMA) del radio-telescopio y el Observatorio Chandra de Rayos X para mostrar Independientemente que la agrupación galáctica es extremadamente masiva.

CARMA ayudó a los astrónomos a determinar la masa del cúmulo midiendo la luz primordial del Big Bang que se vio afectada, ya que pasa a través de gas tenue muy caliente, que impregna la agrupación. Los astrónomos utilizaron las observaciones del WC3 para trazar la masa del cúmulo mediante el cálculo de la cantidad de la masa del cúmulo que se necesitaba para el productor de arco gravedad. Los datos del Chandra, que revelaron el brillo de la agrupación en  rayos X, también se utilizaron para medir la masa del cúmulo.

“La posibilidad de encontrar un grupo gigante en el Universo temprano tenía menos de un uno por ciento de ser halado en el área pequeña en la que se trabajaba”, dijo el miembro del equipo, Mark Brodwin de la Universidad de Missouri-Kansas City. ”Comparte el camino evolutivo de algunos de los cúmulos más masivos que vemos hoy en día, incluyendo el cúmulo de Coma y el recientemente descubierto Grupo El Gordo”.

Un análisis del arco reveló que el objeto con lente es una galaxia de formación estelar que ya existía entre 10 mil a 13 mil millones de años atrás. El equipo espera usar el Hubble de nuevo para obtener una distancia más precisa a las galaxias ampliadas.

González ha considerado varias posibles explicaciones para el arco. Una explicación es que los cúmulos de galaxias distantes, a diferencia de los cúmulos cercanos, tienen concentraciones más densas de galaxias en sus núcleos, lo que hace mejores las lentes. Sin embargo, aunque los núcleos distantes fueran más densos, el volumen añadido todavía no debería proporcionar suficiente músculo gravitatorio al productor del arco gigante que se ve en las observaciones de González, de acuerdo con el análisis estadístico.

Otra posibilidad es que fluctuaciones iniciales microscópicos en la materia  que surgieron justo después del Big Bang eran diferentes de lo previsto por las simulaciones cosmológicas, y por lo tanto produjeron más cúmulos masivos de lo esperado. “Todavía no estoy convencido por ninguna de estas explicaciones”, dijo González. “Después de todo, hemos encontrado un solo ejemplo. Realmente necesitamos estudiar más cúmulos de galaxias extremadamente masivas que existían entre 8 mil y 10 millones de años atrás para ver cuántos  objetos  similares  podemos encontrar.” 

Los resultados del equipo se describen en tres trabajos, que aparecen en la edición online de la revista Astrophysical Journal. González es el primer autor; Brodwin otro; y Adam de la Universidad de Stanford de California en Davis, el tercero.

El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la Agencia Espacial Europea. El NASA Goddard Space Flight Center en Greenbelt, Maryland, Gestiona el telescopio. El Space Telescope Science Institute (STScI) en Baltimore, MD., realiza operaciones científicas del Hubble. STScI es operado por la Asociación de la Universidad para la Investigación, en Washington, DC.

Crédito imagen: NASA, ESA y A. González.

Autor: Donna Waver

Enlace original: NASA’s Hubble spots rare gravitational arc