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Grupo de balas

El Cúmulo Bala ( 1E 0657-56 ) está formado por dos cúmulos de galaxias en colisión . En rigor, el nombre Bullet Cluster se refiere al subcúmulo más pequeño, alejándose del más grande. Se encuentra a una distancia radial común de 1.141  Gpc (3.720  millones de años luz ). [2]

El objeto es de particular interés para los astrofísicos, porque se afirma que los estudios de lentes gravitacionales del Bullet Cluster proporcionan pruebas sólidas de la existencia de materia oscura . [3] [4] Las observaciones de otras colisiones de cúmulos de galaxias, como MACS J0025.4-1222 , apoyan de manera similar la existencia de materia oscura. [5]

Descripción general

Los componentes principales del par de cúmulos ( estrellas , gas y la supuesta materia oscura) se comportan de manera diferente durante la colisión, lo que permite estudiarlos por separado. Las estrellas de las galaxias, observables en luz visible , no se vieron muy afectadas por la colisión, y la mayoría pasó a través de ella, ralentizada gravitacionalmente pero sin ninguna otra alteración. El gas caliente de los dos componentes en colisión, visto en rayos X , representa la mayor parte de la materia bariónica o "ordinaria" del par del cúmulo. Los gases del medio intracúmulo interactúan electromagnéticamente, haciendo que los gases de ambos cúmulos se ralenticen mucho más que las estrellas.

El tercer componente, la materia oscura, se detectó indirectamente mediante lentes gravitacionales de objetos situados en el fondo. En teorías sin materia oscura, como la dinámica newtoniana modificada (MOND), se esperaría que la lente siguiera la materia bariónica; es decir, el gas de rayos X. Sin embargo, la lente es más fuerte en dos regiones separadas cerca (posiblemente coincidentes con) las galaxias visibles. Esto respalda la idea de que la mayor parte de la gravitación en el par de cúmulos se produce en forma de dos regiones de materia oscura, que durante la colisión pasaron por alto las regiones de gas. Esto concuerda con las predicciones de que la materia oscura interactúa solo gravitacionalmente, además de interactuar débilmente.

Imagen de rayos X (rosa) superpuesta a una imagen de luz visible (galaxias), con distribución de materia calculada a partir de lentes gravitacionales (azul)

El Bullet Cluster es uno de los cúmulos de galaxias más calientes conocidos . Proporciona una restricción observable para los modelos cosmológicos, que pueden divergir a temperaturas más allá de la temperatura crítica del grupo prevista. [1] Observado desde la Tierra , el subcúmulo pasó a través del centro del cúmulo hace 150 millones de años, creando una " onda de choque en forma de arco ubicada cerca del lado derecho del cúmulo" formada como "gas de 70 millones de kelvin en el subcúmulo atravesó 100 millones de kelvin de gas en el cúmulo principal a una velocidad de aproximadamente 10 millones de km/h (6 millones de millas por hora)". [6] [7] [8] La producción de radiación de choque de arco es equivalente a la energía de 10 quásares típicos . [1]

Importancia para la materia oscura

El Bullet Cluster proporciona pruebas sólidas de la naturaleza de la materia oscura [4] [9] y proporciona "evidencia contra algunas de las versiones más populares de la dinámica Newtoniana Modificada (MOND)" aplicada a grandes cúmulos galácticos. [10] Con una significancia estadística de 8 σ , se encontró que el desplazamiento espacial del centro de la masa total desde el centro de los picos de masa bariónica no puede explicarse únicamente con una alteración de la ley de la fuerza gravitacional. [11]

Según Greg Madejski:

Se dedujeron resultados particularmente convincentes de las observaciones de Chandra del 'cúmulo de balas' (1E0657-56; Fig. 2) realizadas por Markevitch et al. (2004) y Clowe et al. (2004). Estos autores informan que el cúmulo está experimentando una fusión de alta velocidad (alrededor de 4.500 km/s), evidente por la distribución espacial del gas caliente que emite rayos X , pero este gas va por detrás de las galaxias del subcúmulo. Además, la acumulación de materia oscura, revelada por el mapa de lentes débiles, coincide con las galaxias sin colisiones, pero se encuentra por delante del gas de colisión. Esto (y otras observaciones similares) permiten buenos límites en la sección transversal de la autointeracción de la materia oscura. [12]

Según Eric Hayashi:

La velocidad del subcúmulo de balas no es excepcionalmente alta para una subestructura de cúmulo y puede acomodarse dentro de la cosmología del modelo Lambda-CDM actualmente favorecido ." [13]

Un estudio de 2010 afirmó que las velocidades de la colisión son "incompatibles con la predicción de un modelo LCDM". [14] Sin embargo, trabajos posteriores han encontrado que la colisión es consistente con las simulaciones LCDM, [15] y la discrepancia anterior surge de pequeñas simulaciones y la metodología de identificación de pares. Trabajos anteriores que afirmaban que el Bullet Cluster era inconsistente con la cosmología estándar se basaban en una estimación errónea de la velocidad de caída basada en la velocidad del choque en el gas emisor de rayos X. [15] Basado en el análisis del impacto provocado por la fusión, recientemente se argumentó que una velocidad de fusión más baja ~3.950 km/s es consistente con el efecto Sunyaev-Zeldovich y los datos de rayos X, siempre que el equilibrio del electrón y las temperaturas de los iones aguas abajo no son instantáneas. [dieciséis]

Interpretaciones alternativas

Mordehai Milgrom , el proponente original de la dinámica newtoniana modificada , ha publicado una refutación en línea [17] de las afirmaciones de que el Bullet Cluster prueba la existencia de materia oscura. Sostiene que las características observadas del Bullet Cluster también podrían ser causadas por materia estándar no detectada.

Otro estudio de 2006 [18] advierte contra "interpretaciones simples del análisis de lentes débiles en el grupo de balas", dejando abierto que incluso en el caso no simétrico del grupo de balas, MOND, o más bien su versión relativista TeVeS ( tensor –vector–gravedad escalar ), podría explicar la lente gravitacional observada.

Ver también

Referencias

  1. ^ ABCDE Tucker, W .; Blanco, P.; Rappoport, S. (marzo de 1998). "1E 0657-56: un candidato para el cúmulo de galaxias más caliente conocido". Cartas de diarios astrofísicos . 496 (1). David, L.; Fabricante, D.; Falcó, EE; Forman, W.; Dressler, A.; Ramella, M.: L5. arXiv : astro-ph/9801120 . Código Bib : 1998ApJ...496L...5T. doi :10.1086/311234. S2CID  16140198.
  2. ^ ab "Resultados NED para el objeto Bullet Cluster". Base de datos extragaláctica de la NASA . Consultado el 4 de marzo de 2012 .
  3. ^ Clowe, Douglas; González, Antonio; Markevich, Maxim (2004). "Reconstrucción masiva con lentes débiles del cúmulo interactivo 1E0657-558: evidencia directa de la existencia de materia oscura". Astrofia. J.​ 604 (2): 596–603. arXiv : astro-ph/0312273 . Código Bib : 2004ApJ...604..596C. doi :10.1086/381970. S2CID  12184057.
  4. ^ ab M. Markevitch; AH González; D. Clowe; A. Vikhlinin; L.David; W. Forman; C. Jones; S. Murray y W. Tucker (2004). "Restricciones directas en la sección transversal de autointeracción de la materia oscura del cúmulo de galaxias en fusión 1E0657-56". Astrofia. J.​ 606 (2): 819–824. arXiv : astro-ph/0309303 . Código Bib : 2004ApJ...606..819M. doi :10.1086/383178. S2CID  119334056.
  5. ^ Brada, M; Allen, SW; Ebeling, H; Massey, R; Morris, RG; von der Linden, A; Applegate, D (2008). "Revelando las propiedades de la materia oscura en el cúmulo fusionado MACS J0025.4-1222". La revista astrofísica . 687 (2): 959. arXiv : 0806.2320 . Código Bib : 2008ApJ...687..959B. doi :10.1086/591246. S2CID  14563896.
  6. ^ Observatorio de rayos X Chandra (2002). 1E 0657-56: Un arco de choque en un cúmulo de galaxias fusionándose (imagen y descripción). Álbum de fotos de Chandra. Universidad Harvard.
  7. ^ 1e065756. spaceimages.com (foto).
  8. ^ "El estado dinámico del cúmulo de galaxias 1E0657-56". edpsciences-usa.org . 2002. Archivado desde el original el 18 de abril de 2015 . Consultado el 2 de septiembre de 2007 .
  9. ^ Markevitch, M.; Randall, S.; Clowe, D.; González, A. y Bradac, M. (16 a 23 de julio de 2006). La materia oscura y el cúmulo de balas (PDF) . 36ª Asamblea Científica COSPAR (resumen). Beijing, China.
  10. ^ Randall, Scott (31 de mayo de 2006). "Charla a la hora del almuerzo" (resumen). Universidad Harvard.
  11. ^ Clowe, Douglas; et al. (2006). "Una prueba empírica directa de la existencia de materia oscura". Las cartas del diario astrofísico . 648 (2): L109-L113. arXiv : astro-ph/0608407 . Código Bib : 2006ApJ...648L.109C. doi :10.1086/508162. S2CID  2897407.[ se necesita cita completa ]
  12. ^ Tucker, W.; Blanco, P.; Rappoport, S.; David, L.; Fabricante, D.; Falcó, EE; Forman, W.; Dressler, A.; Ramella, M. (2006). "Observaciones recientes y futuras en las bandas de rayos X y gamma: Chandra, Suzaku, GLAST y NuSTAR". Actas de la conferencia AIP . 801 : 21–30. arXiv : astro-ph/0512012 . Código Bib : 2005AIPC..801...21M. doi : 10.1063/1.2141828. S2CID  14601312.
  13. ^ Hayashi, Eric; Blanco, ? (2006). "¿Qué tan raro es el Bullet Cluster?". Avisos mensuales de las cartas de la Royal Astronomical Society . 370 (1): L38-L41. arXiv : astro-ph/0604443 . Código Bib : 2006MNRAS.370L..38H. doi :10.1111/j.1745-3933.2006.00184.x. S2CID  16684392.[ se necesita cita completa ]
  14. ^ Lee, Jounghun; Komatsu, Eiichiro (2010). "Bullet Cluster: un desafío para la cosmología LCDM". Revista Astrofísica . 718 (1): 60–65. arXiv : 1003.0939 . Código Bib : 2010ApJ...718...60L. doi :10.1088/0004-637X/718/1/60. S2CID  119250064.
  15. ^ ab Thompson, Robert; Davé, Romeel; Nagamine, Kentaro (1 de septiembre de 2015). "El ascenso y la caída de un retador: el Bullet Cluster en simulaciones de materia oscura fría Lambda". Avisos mensuales de la Real Sociedad Astronómica . 452 (3): 3030–3037. arXiv : 1410.7438 . Código Bib : 2015MNRAS.452.3030T. doi :10.1093/mnras/stv1433. ISSN  0035-8711.
  16. ^ Di Mascolo, L.; Mroczkowski; Churazov, E.; Markevitch, M.; Basu, K.; Clarke, TE; et al. (2019). "Una medición de ALMA + ACA del impacto en el Bullet Cluster". Astronomía y Astrofísica . 628 : A100. arXiv : 1907.07680 . Código Bib : 2019A&A...628A.100D. doi :10.1051/0004-6361/201936184. S2CID  197545195.
  17. ^ Milgrom, Moti , "La perspectiva de Milgrom sobre el Bullet Cluster", The MOND Pages , archivado desde el original el 21 de julio de 2016 , recuperado 27 de diciembre 2016
  18. ^ GW Angus; B. Famaey y H. Zhao (2006). "¿MOND puede recibir una bala? Comparaciones analíticas de tres versiones de MOND más allá de la simetría esférica". Lun. No. R. Astron. Soc . 371 (1): 138-146. arXiv : astro-ph/0606216 . Código bibliográfico : 2006MNRAS.371..138A. doi :10.1111/j.1365-2966.2006.10668.x. S2CID  15025801.

Otras lecturas

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