El cúmulo de galaxias más lejano

Un equipo internacional de astrónomos de Alemania y Japón ha descubierto el cúmulo de galaxias más distante conocido hasta el momento, localizado a 9600 millones de años luz de distancia. Las observaciones de rayos-x e infrarrojas muestran que en el cúmulo predominan las galaxias masivas y antiguas, formadas cuando el Universo aún era muy joven. Estas y futuras observaciones proveerán no solo información sobre la evolución temprana de las galaxias, sino de la historia del Universo como un todo.

Los cúmulos de galaxias son los bloques de construcción más grandes del Universo. Nuestra galaxia, la Vía Láctea, forma parte del cúmulo de Virgo, el cual comprende entre 1000 y 2000 galaxias. Observando galaxias y cúmulos de galaxias que se encuentran muy lejos de la Tierra los astrónomos pueden ver hacia atrás en el tiempo, ya que la luz que fue emitida por ellas tarde millones o miles de millones de años en alcanzar los telescopios.

Un equipo internacional de astrónomos del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, la University of Tokyo y la Kyoto University ahora han descubierto el que es por lejos el cúmulo de galaxias más lejano. Observaciones en rayos-x del Subaro XMM Deep Field ayudaron a identificar los candidatos, y observaciones infrarrojas utilizando el telescopio Subaru proveyeron información sobre la distancia. La particularidad de este descubrimiento consiste en usar longitudes de onda infrarrojas, invisibles al ojo. Esto lo dicta la expansión del Universo, la cual fuerza a las galaxias distantes a tener grandes velocidades, desplazando la luz desde las longitudes de onda visibles hacia el infrarrojo. La Multi-Object Infrared Camera and Spectrometer (MOIRCS) del telescopio Subaru trabaja en el infrarrojo cercano, donde las galaxias son más luminosas.

El que las galaxias individuales se mantengan unidas por la gravedad fue confirmado por observaciones en longitudes de onda muy diferentes: en los cúmulos la materia entre las galaxias se calienta a temperaturas extremas y emite luz en longitudes de onda mucho más cortas que la luz visible al ojo humano. Por lo tanto el equipo utilizó el telescopio espacial de rayos-x XMM Newton para buscar esta radiación.

La combinación de estas observaciones en diferentes longitudes de onda llevó al descubrimiento pionero del cúmulo de galaxias a una distancia de 9600 millones de años luz, unos 400 millones de años luz más lejos que el cúmulo más lejano conocido.

Un análisis de los datos recolectados de las galaxias individuales muestra que el cúmulo contiene abundantes miembros evolucionados, galaxias masivas que se formaron 2000 millones de años antes. Como los procesos dinámicos en galaxias envejecidas son lentos, la presencia de estas galaxias requiere que el cúmulo se haya ensamblado por la fusión de grupos de galaxias masivos, cada uno conteniendo una galaxia masiva dominante. El cúmulo es por tanto un laboratorio ideal para estudiar la evolución de las galaxias cuando el Universo tenía solo un tercio de su edad actual.

Los cúmulos distantes son también importantes marcadores de la estructura a gran escala y de las fluctuaciones de densidad en el Universo. Observaciones similares en el futuro brindarán importante información a los cosmólogos. Los resultados obtenidos demuestran que las actuales instalaciones en infrarrojo cercano son capaces de proveer un detallado análisis de las poblaciones de galaxias distantes, y la combinación con datos en rayos-x es una poderosa nueva herramienta. El equipo, por lo tanto, continúa con la búsqueda de más cúmulos distantes.

Credits: Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik

Imagen: se muestra en falso color y con un tamaño de 3.4 minutos de arco por lado. Las flechas indican las galaxias que probablemente se encuentran a la misma distancia, agrupadas en torno el centro de la imagen. Los contornos indican el contorno de rayos-x de la agrupación. Galaxias con distancia confirmada de 9600 millones de años luz se muestran dentro de círculos.