El efecto Butcher-Oemler es una hipótesis científica que sugiere que los núcleos de los cúmulos de galaxias con un corrimiento al rojo intermedio (z ~ 0,3) contienen una fracción mayor de galaxias azules que los núcleos de los cúmulos con un corrimiento al rojo bajo. La afirmación fue planteada por primera vez por Harvey Butcher y Augustus Oemler en un artículo de 1978 en la revista Astrophysical Journal . [1]
El artículo original de Butcher-Oemler presenta la fotometría de dos cúmulos de galaxias, Cl 0024+1654 en z = 0,39 y 3C 295 en z = 0,46, ambos típicos en su morfología y riqueza. Al igual que el cercano cúmulo de Coma , son ricos y están centralmente concentrados en sus galaxias. Butcher y Oemler descubrieron que en los núcleos de estos cúmulos distantes, se observaron más galaxias azules que en los núcleos de cúmulos cercanos (de riqueza y morfología similares).
El "azul" de las galaxias en cúmulos puede, en determinadas circunstancias, utilizarse como indicador de formación estelar en curso . Los astrónomos han identificado tres clases espectrales en las que se puede clasificar un conjunto significativo de miembros de cúmulos de galaxias azules. [2] La primera son los objetos que experimentan una vigorosa formación estelar con colores muy azules y espectros que muestran líneas H-delta llenas de emisión . En segundo lugar, también se observan galaxias post-estallido estelar. Estos son miembros del cúmulo que muestran colores azules similares a las galaxias con estallido estelar solo que con una absorción H-delta moderada a fuerte. En tercer lugar están los miembros del cúmulo que muestran espectros de líneas de excitación amplias y/o altas, que a menudo se encuentran en núcleos galácticos activos . Las observaciones de Butcher-Oemler sugieren que en un corrimiento al rojo intermedio se puede observar una mayor tasa de formación estelar en una fracción de las galaxias en los núcleos de cúmulos ricos que en los núcleos de cúmulos ricos en corrimiento al rojo bajo.
El artículo de Butcher-Oemler de 1978 provocó un debate considerable. La serie de artículos de Butcher-Oemler que siguió se extendió durante seis años y concluyó con The Evolution of Galaxies in Clusters. V. A Study of Populations since z ~ 0.5 . [3] Este artículo presenta la fotometría de 33 cúmulos de galaxias con corrimientos al rojo que varían de 0,003, el cúmulo de Virgo , a 0,54, el cúmulo Cl 0016+16. Este estudio refuerza la conclusión presentada en su artículo original de 1978, de que ha habido una "fuerte y reciente evolución de las galaxias en cúmulos".
La conclusión de Butcher-Oemler generó numerosas investigaciones de los núcleos de cúmulos ricos en corrimientos al rojo intermedios (0,3 ≤ z ≤ 0,9): Couch y Newell (1984), [4] al igual que Butcher y Oemler, adquirieron fotometría de banda ancha de dichos entornos. Couch et al. (1983), [5] Ellis et al. (1985), [6] MacLaren, Ellis y Couch (1988), [7] Aragon-Salamanca, Ellis y Sharples (1991) [8] y Aragon-Salamanca et al. (1993) [9] obtuvieron imágenes de cúmulos con corrimientos al rojo entre 0,5 ≤ z ≤ 0,9 en bandas ópticas e infrarrojas . Dressler y Gunn (1982), [10] Lavery y Henry (1985) [11] y Couch y Sharples (1987) realizaron observaciones espectroscópicas . [12] Couch et al. (1994) [13] y Dressler et al. (1994) realizaron estudios de las morfologías de las galaxias en los núcleos de estos cúmulos utilizando el telescopio espacial Hubble . [14] El resultado de estas investigaciones es que el efecto Butcher-Oemler está muy extendido en cúmulos ricos en z > 0,2 y se debe a episodios vigorosos de formación estelar en un subconjunto de los miembros del cúmulo.
El efecto parece estar confinado a cúmulos ricos, al menos tan ricos o más ricos que el cúmulo de Virgo. Allington-Smith et al. (1993) [15] observaron galaxias en grupos pequeños hasta un corrimiento al rojo de 0,5 y no encontraron relación entre la fracción de miembros azules y la riqueza del grupo; se observó que los grupos de todas las riquezas tenían fracciones altas similares de galaxias azules. Colless et al. (1990, 1993) [16] [17] han confirmado que más del 95% de las galaxias de campo azul más brillantes que b J = 22,5 están en corrimientos al rojo menores que z = 0,5, verificando en el nivel de confianza del 90% los modelos que predicen que no hay evolución de la luminosidad de la población de galaxias de campo ya que z = 1. Utilizando el telescopio espacial Hubble, Dressler et al. (1994) observaron el cúmulo CL 0930+4713 en 0,41 y Couch et al. (1994) observaron AC 114 en z = 0,31 y Abell 370 en z = 0,37. Estos autores llegaron de forma independiente a la conclusión de que cada observación de una fusión entre miembros del cúmulo, que mostraban colores azules, tenía la firma espectroscópica de un objeto que había sufrido o había sufrido una explosión estelar. Por lo tanto, es plausible que el efecto Butcher-Oemler pueda ser parcialmente el resultado de fusiones entre galaxias.