Telescopios de la NASA ayudan a identificar el cúmulo de galaxias más distante

El cúmulo COSMOS-AzTEC3. Crédito: Subaru/NASA/JPL-Caltech

Los astrónomos han descubierto una floreciente metrópolis galáctica, la más lejana conocida en los inicios del Universo. Esta antigua colección de galaxias, probablemente se convirtió un cúmulo similar a los más masivos vistos actualmente.
El cúmulo en desarrollo, conocido llamado COSMOS-AzTEC3, fue descubierto y caracterizado por telescopios de longitud de onda múltiple, incluyendo a los telescopios espaciales Spitzer, Chandra y Hubble, y los terrestres del Observatorio W.M. Keck y el Telescopio Subaru de Japón.
"Este emocionante descubrimiento destaca la excepcional ciencia hecha posible a través de la colaboración entre proyectos de la NASA y nuestros socios internacionales", dijo Jon Morse, director de la División de Astrofísica en las oficinas centrales de la NASA en Washington.
Los científicos se refieren a este creciente grupo de galaxias como proto-cúmulo. COSMOS-AzTEC3 es el proto-cúmulo masivo más distante conocido, y también uno de los más jóvenes, debido a que se ve como era cuando el propio Universo era joven. El cúmulo se encuentra a aproximadamente a 12.600 millones de años-luz de la Tierra. Se estima que nuestro universo tiene 13.700 millones de años. Anteriormente, se han detectado versiones más maduras de estos cúmulos a 10.000 millones de años-luz de distancia.
Los astrónomos también han descubierto que este cúmulo está repleto de extremos estallidos de formación estelar y un enorme agujero negro alimentándose.
"Creemos que los estallidos de formación estelar y los agujeros negros son las semillas del cúmulo", dice Peter Capak del Centro de Ciencia de Spitzer de la NASA en el Instituto Tecnológico de California en Pasadena. "Estas semillas finalmente crecerán hasta formar una gigantesca galaxia central que dominará el cúmulo; un rasgo encontrado en los cúmulos de galaxias actuales". Capak es el primer autor de un artículo que apareció en el ejemplar del 13 de enero de la revista Nature.
La mayor parte de las galaxias en nuestro universo están ligadas entre sí en cúmulos que salpican el paisaje cósmico como expansiones urbanas, normalmente centradas alrededor de una mostruosa y antigua galaxia que contiene un agujero negro masivo. Los astrónomos pensaban que las versiones primitivas de estos cúmulos, aún en formación y agrupación, deberían existir en los inicios del Universo. Pero localizarlos ha resultado difícil hasta el momento.
Capak y sus colegas usaron primero el Observatorio Chandra de rayos X y el Telescopio James Clerk Maxwell del Reino Unido en Mauna Kea, Hawai, para buscar los agujeros negros y estallidos de formación estelar necesarios para formar las galaxias masivas en los centros de las ciudades galácticas modernas. Los astrónomos usaron luego los telescopios Hubble y Subaru para estimar la distancia a estos objetos, y buscar mayores densidades de galaxias a su alrededor. Finalmente, el telescopio Keck fue usado para confirmar que estas galaxias estaban a la misma distancia y parte de la misma extensión galáctica.
Una vez que los científicos encontraron esta acumulación de galaxias, midieron la masa combinada con la ayuda de Spitzer. A esta distancia, la luz óptica de las estrellas está desplazada , o estirada, a longitudes de onda infrarrojas que sólo pueden ser observadas en el espacio exterior mediante Spitzer. La suma de la masa del cúmulo resultó ser de un mínimo de 400.000 millones de soles, suficiente para indicar a los astrónomos que, efectivamente, habían descubierto un proto-cúmulo masivo. Las observaciones de Spitzer también ayudaron a confirmar que una galaxia masiva en el centro del cúmulo estaba formando estrellas a un ritmo impresionante.
Las observaciones en rayos X de Chandra se usaron para encontrar y caracterizar el descomunal agujero negro con una masa de más de 30 millones de soles. Los agujeros negros masivos son comunes en los cúmulos de galaxias actuales, pero esta es la primera vez que un agujero negro en alimentación de este tamaño ha sido vinculado a un cúmulo tan joven.
Finalmente el telescopio interferómetro del Instituto de Radioastronomía Milimétrica en Francia y un telescopio de 30 metros en España, junto con el telescopio Very Large Array del Observatorio Nacional de Radio Astronomía en Nuevo México, midieron la cantidad de gas, o combustible para futura formación estelar, en el cúmulo. Los resultados indican que el cúmulo seguirá creciendo hasta ser una moderna ciudad de galaxias.
"Realmente se necesitó ua aldea de telescopios para identificar este cúmulo", dijo Capak. "Las observaciones a través del espectro electromagnético, desde los rayos-X a las longitudes de onda milimétricas, fueron críticas para proporcionar una visión global de las muchas facetas del cúmulo".
COSMOS-AzTEC3, localizado en la constelación de Sextans, lleva el nombre de la región en la que se encontró, llamada COSMOS por el Estudio de Evolución Cósmica. AzTEC es el nombre de la cámara usada en el Telescopio James Clerk Maxwell; esta cámara está ahora en camino al Gran Telescopio Milimétrico situado en el estado de Puebla en México.
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