Un cúmulo y un mar de galaxias

Una nueva imagen de campo amplio dada a conocer hoy por ESO, muestra varias miles de galaxias distantes y, en particular, un grupo enorme de ellas ubicadas en el masivo cúmulo de galaxias conocido como Abell 315. Pese a lo densa que puede parecer, esta multitud de galaxias es sólo “la punta del iceberg”, ya que Abell 315, al igual que muchos cúmulos de galaxias, está dominado por la presencia de materia oscura. La enorme masa de este cúmulo desvía la luz de las galaxias que hay detrás, distorsionando ligeramente sus formas observadas.

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Crédito: ESO/J. Dietrich

Cuando se observa el cielo a simple vista, generalmente solo vemos las estrellas de nuestra galaxia, la Vía Láctea, y aquellas que se encuentran en galaxias muy vecinas. Las galaxias más lejanas simplemente son demasiado tenues para ser percibidas por el ojo humano, pero si pudiéramos verlas, literalmente cubrirían el cielo. Esta nueva imagen de campo amplio y larga exposición dada a conocer por ESO, revela miles de galaxias condensadas en un área del cielo casi tan grande como la Luna llena.

Estas galaxias abarcan un amplio rango de distancias desde nosotros. Algunas están relativamente cerca, por lo que es posible distinguir sus brazos espirales o halos elípticos, especialmente en la parte superior de la imagen. Las más distantes aparecen simplemente como manchas muy tenues -su luz ha viajado a través del Universo durante ocho mil millones de años o más antes de alcanzar la Tierra.

Comenzando en el centro de la imagen y extendiéndose hacia abajo y a la izquierda, una concentración de unas cien galaxias amarillentas corresponde a un masivo cúmulo de galaxias, designado con el número 315 en el catálogo compilado por el Astrónomo George Abell en 1958 [1]. El cúmulo está ubicado entre las tenues galaxias rojas y azules y la Tierra, a unos dos mil millones de años-luz de nosotros, en la constelación de Cetus (la Ballena).

Los cúmulos de galaxias son unas de las estructuras más grandes en el Universo y se mantienen unidos debido a la gravedad. Sin embargo, hay más en estas estructuras que las cientos de galaxias que podemos ver. Las galaxias constituyen sólo el diez por ciento de la masa total de estos gigantes, mientras que el gas caliente entre las galaxias suma otro diez por ciento [2]. El 80 por ciento restante corresponde a un ingrediente invisible y totalmente desconocido llamado materia oscura, que se encuentra entre las galaxias.

La presencia de materia oscura se revela a través de su efecto gravitacional: la enorme masa de un cúmulo de galaxias actúa como un cristal amplificador cósmico sobre la luz de las galaxias que se encuentran detrás, curvando la trayectoria de su luz y haciendo que luzcan levemente distorsionadas [3]. Mediante la observación y el análisis de las formas torcidas de estas galaxias del fondo, los astrónomos pueden inferir la masa total del cúmulo responsable de la distorsión, aún cuando esta masa es en gran parte invisible. Sin embargo, este efecto es usualmente diminuto y es necesario medir un gran número de galaxias para obtener resultados significativos: en el caso de Abell 315, se estudiaron las formas de casi 10.000 galaxias tenues de esta imagen con el propósito de estimar la masa total del cúmulo, que suma más de cien billones de veces la masa de nuestro Sols [4].

Como complemento al enorme rango de distancias y tamaños cósmicos estudiados en esta imagen, un puñado de objetos mucho más cercanos a la Tierra y más pequeños que las galaxias y que los cúmulos de galaxias, se esparcen a través del campo: junto a varias estrellas pertenecientes a nuestra galaxia, se pueden apreciar numerosos asteroides visibles como marcas azules, verdes o rojas [5]. Estos objetos pertenecen al principal cinturón de asteroides ubicado entre las órbitas de Marte y Júpiter, y sus dimensiones van desde varias decenas de kilómetros en el caso de los más brillantes, hasta sólo unos pocos kilómetros en el caso de los más tenues.

Esta imagen fue tomada con el Wide Field Imager del telescopio MPG/ESO de 2,2 metros de diámetro, ubicado en el Observatorio La Silla de ESO en Chile. Esta composición fue realizada a partir de varias exposiciones obtenidas con tres filtros de ancho de banda diferentes, para un total de casi una hora en el filtro B y cerca de una hora y media en los filtros V y R. El campo de visión es de 34 x 33 minutos de arco.

Notas
[1] El catálogo Abell de 1958 comprende 2.721 cúmulos de galaxias, y adicionalmente fueron incorporados otros 1.361 cúmulos en 1989. Abell elaboró esta impresionante colección mediante una inspección visual de placas fotográficas del cielo, buscando aquellas áreas donde se encontraron más galaxias que el promedio, aproximadamente a la misma distancia de nosotros.

[2] El diez por ciento de la masa de un cúmulo de galaxias consiste en una mezcla muy caliente de protones y electrones (un plasma), con temperaturas que llegan a los diez millones de grados o más, lo que resulta visible a telescopios de rayos X.

[3] Los astrónomos se refieren a estas leves distorsiones como efecto de lente gravitatorio débil, al contrario del efecto de lente gravitatorio fuerte, que se caracteriza por fenómenos espectaculares como arcos y anillos gigantes e imágenes múltiples.

[4] Un estudio de efecto de lente débil del cúmulo de galaxias Abell 35 se publicó en un artículo que apareció en Astronomy & Astrophysics en 2009 (“ Weak lensing observations of potentially X-ray underluminous galaxy clusters” por J. Dietrich y colaboradores)

[5] Las marcas azul, verde o rojo indican que cada asteroide ha sido detectado a través de uno de estos tres filtros, respectivamente. Cada marca se compone de varias sub-marcas más pequeñas que reflejan la secuencia de varias exposiciones realizadas en cada uno de los filtros; a partir de la longitud de estas sub-marcas se puede calcular la distancia de un asteroide.

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Fuente: ESO