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Cúmulo de galaxias

Imagen compuesta de cinco galaxias agrupadas apenas 600 millones de años después del nacimiento del Universo [1]

Un cúmulo de galaxias , o un cúmulo de galaxias , es una estructura que consta de entre cientos y miles de galaxias unidas por la gravedad , [1] con masas típicas que van desde 10 14 a 10 15 masas solares . Son las segundas estructuras unidas gravitacionalmente más grandes conocidas en el universo después de algunos supercúmulos (de los cuales solo uno, el supercúmulo Shapley , se sabe que está unido). Se creía que eran las estructuras más grandes conocidas en el universo hasta la década de 1980, cuando se descubrieron los supercúmulos . [2] Una de las características clave de los cúmulos es el medio intracúmulo (ICM). El ICM consiste en gas calentado entre las galaxias y tiene una temperatura máxima entre 2 y 15 keV que depende de la masa total del cúmulo. Los cúmulos de galaxias no deben confundirse con los cúmulos galácticos (también conocidos como cúmulos abiertos ), que son cúmulos estelares dentro de galaxias, o con los cúmulos globulares , que normalmente orbitan alrededor de galaxias. Los pequeños agregados de galaxias se denominan grupos de galaxias en lugar de cúmulos de galaxias. Los grupos de galaxias y los cúmulos pueden agruparse para formar supercúmulos.

Los cúmulos de galaxias notables en el Universo relativamente cercano incluyen el cúmulo de Virgo , el cúmulo de Fornax , el cúmulo de Hércules y el cúmulo de Coma . Una agregación muy grande de galaxias conocida como el Gran Atractor , dominada por el cúmulo de Norma , es lo suficientemente masiva como para afectar la expansión local del Universo . Los cúmulos de galaxias notables en el universo distante y de alto corrimiento al rojo incluyen SPT-CL J0546-5345 y SPT-CL J2106-5844 , los cúmulos de galaxias más masivos encontrados en el Universo temprano. En las últimas décadas, también se ha descubierto que son sitios relevantes de aceleración de partículas, una característica que se ha descubierto al observar emisiones de radio difusas no térmicas, como halos de radio y reliquias de radio . Utilizando el Observatorio de rayos X Chandra , también se han encontrado estructuras como frentes fríos y ondas de choque en muchos cúmulos de galaxias.

Propiedades básicas

El cúmulo de galaxias IDCS J1426 está situado a 10 mil millones de años luz de la Tierra y tiene una masa de casi 500 billones de soles (imagen de múltiples longitudes de onda: rayos X en azul, luz visible en verde y luz infrarroja en rojo). [3]

Los cúmulos de galaxias suelen tener las siguientes propiedades:

Composición

Hay tres componentes principales de un cúmulo de galaxias, que se enumeran a continuación: [2]

Clasificación

Los cúmulos de galaxias se clasifican como tipo I, II o III según su morfología. [5] [6]

Los cúmulos de galaxias como instrumentos de medición

Desplazamiento al rojo gravitacional

Radek Wojtak, del Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague, ha utilizado los cúmulos de galaxias para poner a prueba las predicciones de la relatividad general : la pérdida de energía de la luz que escapa de un campo gravitatorio. Los fotones emitidos desde el centro de un cúmulo de galaxias deberían perder más energía que los fotones que vienen del borde del cúmulo porque la gravedad es más fuerte en el centro. La luz emitida desde el centro de un cúmulo tiene una longitud de onda más larga que la luz que viene del borde. Este efecto se conoce como corrimiento al rojo gravitacional . Utilizando los datos recopilados de 8000 cúmulos de galaxias, Wojtak pudo estudiar las propiedades del corrimiento al rojo gravitacional para la distribución de galaxias en cúmulos. Descubrió que la luz de los cúmulos se desplazaba al rojo en proporción a la distancia desde el centro del cúmulo, como predice la relatividad general. El resultado también respalda firmemente el modelo Lambda-Cold Dark Matter del Universo, según el cual la mayor parte del cosmos está formado por materia oscura que no interactúa con la materia. [7]

Efecto de lente gravitacional

Los cúmulos de galaxias también se utilizan por su fuerte potencial gravitatorio como lentes gravitacionales para aumentar el alcance de los telescopios. La distorsión gravitatoria del espacio-tiempo ocurre cerca de cúmulos de galaxias masivos y dobla la trayectoria de los fotones para crear una lupa cósmica. Esto se puede hacer con fotones de cualquier longitud de onda desde la banda óptica hasta la de rayos X. Esta última es más difícil, porque los cúmulos de galaxias emiten muchos rayos X. Sin embargo, la emisión de rayos X aún se puede detectar al combinar datos de rayos X con datos ópticos. Un caso particular es el uso del cúmulo de galaxias Phoenix para observar una galaxia enana en sus primeras etapas de alta energía de formación estelar. [8]

Lista

El supercúmulo de Laniakea con numerosos cúmulos de galaxias

Galería

Izquierda: Imagen del telescopio espacial Hubble (2017) Derecha: Imagen del telescopio espacial James Webb (2022) [9]
Campo profundo – Cúmulo de galaxias SMACS J0723.3-7327 . [10] [11] [12] [13] [14] [15]
Cúmulo de galaxias Abell 2744 : galaxias extremadamente distantes reveladas por efecto de lente gravitacional (16 de octubre de 2014). [16] [17]

Imágenes

Vídeos

Véase también

Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Cúmulos de galaxias .

Referencias

  1. ^ ab "Hubble señala el protocúmulo de galaxias más lejano jamás visto". Nota de prensa de la ESA/Hubble . Consultado el 13 de enero de 2012 .
  2. ^ ab Kravtsov, AV; Borgani, S. (2012). "Formación de cúmulos de galaxias". Revista anual de astronomía y astrofísica . 50 : 353–409. arXiv : 1205.5556 . Código Bibliográfico :2012ARA&A..50..353K. doi :10.1146/annurev-astro-081811-125502. S2CID  119115331.
  3. ^ "Cúmulo de galaxias IDCS J1426" . Consultado el 11 de enero de 2016 .
  4. ^ "Chandra :: Guía de campo de fuentes de rayos X :: Grupos y cúmulos de galaxias".
  5. ^ Bautz, LP ; Morgan, WW (diciembre de 1970). "Sobre la clasificación de las formas de los cúmulos de galaxias" (PDF) . Astrophysical Journal . 162 : L149. Bibcode :1970ApJ...162L.149B. doi :10.1086/180643. A&AA ID. AAA004.160.015 . Consultado el 10 de marzo de 2012 .
  6. ^ Bautz, Laura P. ; Morgan, WW (septiembre de 1970). "Clasificación preliminar de cúmulos de galaxias" (PDF) . Boletín de la Sociedad Astronómica Americana . 2 : 294. Código Bibliográfico :1970BAAS....2R.294B. Identificación A&AA. AAA004.160.006 . Consultado el 10 de marzo de 2012 .
  7. ^ Yudhijit, Bhattacharjee. "Los cúmulos de galaxias respaldan la teoría de la relatividad de Einstein". Wired . Consultado el 4 de abril de 2022 .
  8. ^ Chu, Jennifer (15 de octubre de 2019). "Los astrónomos utilizan un cúmulo de galaxias gigantes como lente de aumento de rayos X". MIT News . Consultado el 4 de abril de 2022 .
  9. ^ Chow, Denise; Wu, Jiachuan (12 de julio de 2022). "Fotos: Comparación de las imágenes del telescopio Webb con las del Hubble: el telescopio de 10.000 millones de dólares de la NASA mira más profundamente que nunca al espacio y revela detalles del cosmos que antes eran indetectables". NBC News . Consultado el 16 de julio de 2022 .
  10. ^ Garner, Rob (11 de julio de 2022). «Webb de la NASA ofrece la imagen infrarroja más profunda del universo hasta el momento». NASA . Archivado desde el original el 12 de julio de 2022 . Consultado el 12 de julio de 2022 .
  11. ^ Overbye, Dennis; Chang, Kenneth; Tankersley, Jim (11 de julio de 2022). «Biden y la NASA comparten la primera imagen del telescopio espacial Webb: el lunes, desde la Casa Blanca, la humanidad tuvo su primer vistazo de lo que el observatorio en el espacio ha estado viendo: un cúmulo de galaxias tempranas». The New York Times . Archivado desde el original el 12 de julio de 2022. Consultado el 12 de julio de 2022 .
  12. ^ Pacucci, Fabio (15 de julio de 2022). «Cómo la toma de fotografías de la «nada» cambió la astronomía: las imágenes de campo profundo de regiones «vacías» del cielo obtenidas por el Webb y otros telescopios espaciales están revelando más del universo de lo que jamás creímos posible». Scientific American . Consultado el 16 de julio de 2022 .
  13. ^ Deliso, Meredith; Longo, Meredith; Rothenberg, Nicolas (14 de julio de 2022). "Imágenes del telescopio Hubble frente al James Webb: vea la diferencia". ABC News . Consultado el 15 de julio de 2022 .
  14. ^ Kooser, Amanda (13 de julio de 2012). "Comparación de imágenes del telescopio espacial Hubble y James Webb: vea la diferencia: el telescopio espacial James Webb se basa en el legado del Hubble con impresionantes nuevas vistas del cosmos". CNET . Consultado el 16 de julio de 2022 .
  15. ^ Atkinson, Nancy (2 de mayo de 2022). «Ahora, por fin podemos comparar el Webb con otros observatorios infrarrojos». Universe Today . Archivado desde el original el 10 de mayo de 2022. Consultado el 12 de mayo de 2022 .
  16. ^ ab Clavin, Whitney; Jenkins, Ann; Villard, Ray (7 de enero de 2014). "El Hubble y el Spitzer de la NASA se unen para sondear galaxias lejanas". NASA . Consultado el 8 de enero de 2014 .
  17. ^ Chou, Felecia; Weaver, Donna (16 de octubre de 2014). "RELEASE 14-283 – El Hubble de la NASA encuentra una galaxia extremadamente distante a través de una lupa cósmica". NASA . Consultado el 17 de octubre de 2014 .
  18. ^ "Distante y antiguo". www.spacetelescope.org . Consultado el 6 de mayo de 2019 .
  19. ^ "Cadenas de estrellas sin hogar". www.spacetelescope.org . Consultado el 11 de junio de 2018 .
  20. ^ "De niños pequeños a bebés". www.spacetelescope.org . Consultado el 7 de mayo de 2018 .
  21. ^ "Aproximación a los orígenes del Universo". www.spacetelescope.org . Consultado el 16 de abril de 2018 .
  22. ^ "HAWK-I y Hubble exploran un cúmulo con la masa de dos cuatrillones de soles". www.eso.org . Consultado el 25 de diciembre de 2017 .
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  24. ^ "Reliquias cósmicas". www.spacetelescope.org . Consultado el 6 de noviembre de 2017 .
  25. ^ "Arqueología cósmica". www.spacetelescope.org . Consultado el 24 de octubre de 2017 .
  26. ^ "Hubble superó los límites para detectar grupos de nuevas estrellas en galaxias distantes". www.spacetelescope.org . Consultado el 12 de julio de 2017 .
  27. ^ Loff, Sarah; Dunbar, Brian (10 de febrero de 2015). "Hubble ve una lente sonriente". NASA . Consultado el 10 de febrero de 2015 .
  28. ^ "Imagen del cúmulo de galaxias SpARCS1049" . Consultado el 11 de septiembre de 2015 .
  29. ^ "Ampliando el Universo distante". Imagen de la semana de la ESA/Hubble . Consultado el 10 de abril de 2014 .
  30. ^ "Viendo el triple". 18 de octubre de 2023.