Por Facundo Rodriguez
facundo.rodriguez@unc.edu.ar
Un cúmulo de galaxias está compuesto por cientos o miles de galaxias. Éstos se forman debido a un proceso que, en astronomía, se denomina ‘crecimiento jerárquico’, mediante el cual, estructuras más pequeñas se van uniendo para constituir estructuras mayores. Es decir, los cúmulos se van conformando a partir de la incorporación de galaxias individuales y grupos de galaxias.
Si las galaxias fueran personas, podríamos pensar en los cúmulos como ciudades donde estos migrantes se establecen. Algunas llegan solas; otras, en pareja o en pequeños grupos; y otras, en grupos más grandes. Durante un tiempo, éstas guardan información de su origen y, luego, lo van perdiendo lentamente a medida que se mezclan con el resto de las galaxias del cúmulo. Los investigadores ejemplifican de esta manera algunas ideas que inspiraron su trabajo. Además, explican que se puede saber si un conjunto de galaxias proviene de un mismo grupo analizando si están cerca unas de otras y si tienen velocidades similares. Esto permitiría recuperar información de los grupos que se fueron anexando.
Grupos dentro de cúmulos
En un trabajo anterior, José y Mario habían investigado en simulaciones cómo se formaban los cúmulos debido a migraciones galácticas. Y, a partir de una visita al IATE del investigador italiano Andrea Biviano, descubrieron que algunos de sus análisis podían conectarse con resultados observacionales. Así comenzaron a desarrollar conjuntamente un nuevo método para la identificación de subestructuras dentro de los cúmulos de galaxias.
El trabajo fue publicado en la revista Astronomy & Astrophysics y forma parte de la tesis doctoral de José, basada en el trabajo anterior, pero, ahora, con un análisis, en algún sentido, inverso: a partir de las galaxias que hoy forman el cúmulo, intentaron recuperar información de cómo habían llegado a conformarlo. Utilizando las posiciones y velocidades de las galaxias en simulaciones, lograron establecer con muy buena confiabilidad cuáles habían entrado conjuntamente al cúmulo. Además, pudieron determinar que estas subestructuras dentro del cúmulo se iban desarmando y, por lo tanto, aquellas que habían entrado hace más tiempo estaban menos agrupadas e iban perdiendo conexión con su grupo originario. Si bien este no es el único método que explora estas subestructuras, demostró ser eficiente al ser evaluado con simulaciones cosmológicas de vanguardia.
Mario Abadi destaca: “Esta herramienta de identificación quedó disponible en un repositorio para que lo utilicen colegas interesados en hacer este tipo de análisis y puedan llevar a cabo sus propios estudios”.
Imagen: A la izquierda, uno de los cúmulos analizados en la simulación. A la derecha, el mismo cúmulo con 5 de las 17 estructuras identificadas (créditos: José Benavides)
Cúmulo de Bala
Además de la evaluación de la técnica en simulaciones, los autores implementaron su identificación en observaciones. En particular, lo aplicaron al famoso Cúmulo de Bala que está formado por dos cúmulos que están chocando, y es una de las mejores evidencias de la existencia de la materia oscura.
José Benavides explica: “El método permite identificar la subestructura principal del cúmulo (que da origen al nombre del mismo) junto a algunas subestructuras adicionales en el eje de la colisión. Sin embargo, lo más novedoso es la identificación de algunas subestructuras localizadas a lo largo del eje principal del cúmulo y casi perpendicular al eje de la bala” .
Imagen del Cúmulo de Bala en el que se muestran sus galaxias y, sobre éstas, superpuesta en azul, la distribución de materia (obtenida con lentes gravitacionales); y, en rosa, la emisión en rayos X (Créditos: Rayos X: NASA/Cxc/Cfa/M.Markevitch et al.; Mapa De Lentes: NASA/Stsci; ESO Wfi; Magellan/U.Arizona/D.Clowe et al.; Optical: Nasa/Stsci; Magellan/U.Arizona/D.Clowe et al.).
En un futuro, pueden hacerse nuevas implementaciones del método en observaciones que utilicen información de las galaxias que forman los cúmulos de Coma, Virgo, u otros. Además, los datos recabada de las subestructuras que conforman cada cúmulo podrían ayudar, por ejemplo, en ciertos estudios dinámicos de los cúmulos de galaxias y, también, en las estimas de sus masas.
Visitas entre instituciones
Además de la visita de Andrea Biviano al IATE, este trabajo fue el resultado de una estancia de investigación de José Benavides y Mario Abadi en el Observatorio Astronómico de Trieste, Italia. Si bien estas estadías duraron sólo algunos meses, fueron muy intensas y productivas, y dieron origen a resultados relevantes que, luego, fueron plasmados en su publicación.
Es importante mencionar que esa posibilidad se debe a que el IATE pertenece a la red LACEGAL (Latin American Chinese European Galaxy Formation Network), financiada por la Unión Europea y permite el intercambio de investigadores entre instituciones de Latinoamérica, Europa y China.
Publicación científica
DS+: A method for the identification of cluster substructures
Autores | José A. Benavides (IATE, CONICET/UNC, Argentina), Mario. G. Abadi (IATE, CONICET/UNC, Argentina) & Andrea Biviano (INAF, Osservatorio Astronomico di Trieste, Italia).
