Los cúmulos de galaxias son los espacios más grandes del universo y contienen cientos o incluso miles de galaxias. En el ambiente denso e inhóspito de estos cúmulos, las galaxias interactúan activamente y esto puede detener o ralentizar la formación de estrellas. Los astrónomos quieren saber por qué.
Las galaxias están muriendo en los rincones más extremos del universo. Su formación estelar se está deteniendo y los astrónomos quieren saber por qué.
Los participantes en un gran proyecto liderado por los canadienses esperan hacer esto. En su trabajo utilizarán uno de los telescopios más modernos. El nuevo programa se llama VERTICO y su objetivo es estudiar en detalle cómo el medio ambiente está matando a sus galaxias.
Como director científico de este programa, dirijo un equipo de 30 especialistas que, utilizando el Gran Complejo Milimétrico Atacam (ALMA), registran hidrógeno molecular de alta resolución en estado gaseoso en 51 galaxias del cúmulo de galaxias más cercano llamado Cúmulo de Virgo.
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El complejo Atacama de $ 1.4 mil millones se puso en servicio en 2013. Es un conjunto de antenas de varios radiotelescopios interconectados instalados a una altitud de 5.000 metros en el desierto de Atacama en el norte de Chile. Es el resultado de asociaciones internacionales entre Europa, Estados Unidos, Canadá, Japón, Corea del Sur, Taiwán y Chile. Como el proyecto astronómico terrestre más grande actualmente en funcionamiento, ALMA es el complejo de telescopios de ondas milimétricas más avanzado. Es ideal para estudiar cúmulos de gas frío y denso a partir de los cuales se forman nuevas estrellas, ya que este gas no puede verse en la parte visible del espectro.
Los ambiciosos programas de investigación de ALMA, como VERTICO, están diseñados para abordar problemas científicos estratégicos que conducen a importantes avances y avances en el campo.
Cúmulos de galaxias
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La forma en que las galaxias viven en el universo, cómo interactúan con su entorno intergaláctico y entre sí, tiene un gran impacto en su capacidad para formar estrellas. Pero la pregunta de cómo exactamente este espacio intergaláctico predetermina la vida y muerte de las galaxias sigue sin respuesta.
Los cúmulos de galaxias son los espacios más grandes y masivos del universo, y contienen cientos o incluso miles de galaxias. Donde hay masa, hay gravedad. Y las colosales fuerzas gravitacionales presentes en los cúmulos aceleran las galaxias a velocidades tremendas, a menudo miles de kilómetros por segundo, y también calientan el plasma en el espacio intergaláctico a temperaturas tan altas que comienza a emitir rayos X.
En el ambiente denso e inhóspito de estos cúmulos, las galaxias interactúan activamente con su entorno y entre sí. Esta interacción podría terminar o ralentizar la formación de estrellas.
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Entender qué mecanismos de enfriamiento detienen la formación de estrellas y cómo lo hacen es la tarea principal de los participantes en el programa conjunto VERTICO.
Ciclo de vida de las galaxias
Cuando las galaxias en sus cúmulos colapsan, el plasma intergaláctico puede eliminar rápidamente su gas en una reacción violenta llamada despojo de mareas. Cuando se elimina el combustible de formación de estrellas, esencialmente mata a la galaxia y la convierte en un objeto muerto en el que no se forman más estrellas.
Además, la alta temperatura de los cúmulos puede detener el enfriamiento de los gases calientes y su espesamiento, a partir del cual surgen las galaxias. En este caso, el gas de la galaxia no es eliminado activamente por el medio ambiente, sino que se consume a medida que se forman las estrellas. Este proceso está conduciendo a un cese lento pero inexorable de la formación estelar. Esta terminación tiene un nombre bastante extraño y doloroso: agotamiento o asfixia.
Estos procesos pueden proceder de diferentes formas, pero cada uno de ellos deja un rastro único e identificable en el gas que forma las estrellas de la galaxia. Una de las principales tareas del programa VERTICO es juntar estas pistas y formar una imagen de cómo los cúmulos están provocando cambios en las galaxias. Basándonos en los resultados de muchos años de trabajo en el estudio de la evolución galáctica y la influencia del entorno intergaláctico en ella, queremos resolver nuevos acertijos muy importantes.
Sujeto ideal de investigación
Virgo Cluster es un lugar ideal para una exploración tan detallada del espacio exterior. Este es el gran cúmulo de galaxias más cercano a nosotros y está en proceso de formación. Esto significa que podemos obtener una vista estática de las galaxias en diferentes etapas de sus ciclos de vida. Esto nos permitirá crear una imagen detallada de cómo se interrumpe la formación de estrellas en las galaxias.
Las galaxias en el cúmulo de Virgo se observan en casi todas las longitudes de onda del espectro electromagnético (por ejemplo, ondas de radio, ondas ópticas, luz ultravioleta). Pero todavía no podemos observar el gas de formación de estrellas (se lleva a cabo en el rango de milímetros) con la precisión y resolución requeridas. VERTICO, como uno de los mayores programas de exploración galáctica de ALMA, producirá mapas de alta resolución de gas hidrógeno molecular (combustible para la formación de estrellas) para 51 galaxias.
Habiendo obtenido datos de esta gran muestra de galaxias en el complejo de Atakam, podemos entender exactamente qué mecanismo de enfriamiento (desgarro por marea o agotamiento) está matando galaxias en ambientes extremos y cómo.
Al mapear el gas de formación de estrellas en las galaxias, que son ejemplos irrefutables de enfriamiento ambiental, los miembros de VERTICO ampliarán nuestra comprensión de cómo se forman y se desarrollan las galaxias en estas regiones más saturadas del universo.
Toby Brown
