Ciencia e innovación

Descubren un “puente” de ondas de radio entre cúmulos de galaxias

Los científicos predijeron que la estructura de nuestro universo es como una gran red. Finalmente podemos observar uno de los hilos que la conforman.miércoles, 12 de junio de 2019

Por Nadia Drake
Esta imagen compuesta muestra los cúmulos de galaxias Abell 0399 y Abell 0401. Ambos contienen plasma de alta temperatura que emite rayos X (rojo). Los datos de las microondas del satélite Planck muestran una brumosa cantidad de materia que conecta los dos grupos (amarillo), mientras que los datos del radiotelescopio LOFAR revelan la gran cantidad de emisiones de radio (azul) provenientes de la bruma, así como algunas de las galaxias que conforman los cúmulos.

A mil millones de años luz de distancia, dos grupos de galaxias se acercan lentamente. Hoy, por primera vez, las observaciones revelan una serie de ondas de radio que unen a esos cúmulos, como si se tratase de un hilo tendido entre cuentas galácticas.

Este puente se extiende a lo largo de más de nueve millones de años luz y rastrea uno de los filamentos en la llamada red cósmica, la estructura pensada para describir la organización a gran escala del universo.

Si bien los astrónomos han podido ver las innumerables galaxias y cúmulos de galaxias que forman los nudos en esta red cósmica, observar los hilos que vinculan las galaxias no es una tarea fácil. La vía detectada entre los grupos de galaxias Abell 0399 y Abell 0401, es una verdadera novedad.

"Es la primera vez que se observan cúmulos de galaxias conectadas a partir de emisiones de radio”, afirma Federica Govoni, del Instituto Nacional de Astrofísica de Italia, quien informa hoy de la observación en la revista Science. Y ahora que se ha producido este hallazgo, los astrónomos podrán comprender mejor el universo en su mayor escala.

Conexiones oscuras

Se cree que en la estructura del cosmos hay cierta uniformidad, con grandes vacíos entre los hilos retorcidos que unen galaxias y agrupaciones colosales de galaxias asentadas en la intersección de estos hilos. Hasta ahora, los astrónomos han observado principalmente las cuentas o agrupaciones de esta red cósmica. Estos enormes cúmulos de galaxias, que muchas veces superan los miles, están unidos gracias a la acción de la gravedad.

Los cúmulos concentran un gas caliente, densa materia oscura y estrellas incandescentes, y pueden observarse en todo el espectro electromagnético, lo que significa que los astrónomos pueden discernir sus características en ondas infrarrojas, de rayos X, rayos gamma y ondas de radio; ya han podido verse raros halos de ondas de radio en los núcleos de algunos grupos, entre estos, Abell 0399 y Abell 0401.

Pero el espacio entre esos cúmulos, llamado medio intergaláctico, está muy poco poblado y es oscuro. Por eso es tan difícil detectar cualquier cosa que muy alejada: el gran cúmulo de galaxias más cercano fuera de nuestro propio Grupo Local de galaxias y el cúmulo vecino de Virgo está a 65 millones de años luz de distancia.

Así y todo, Govoni y sus colegas recientemente decidieron observar el espacio que separa a Abell 0399 y Abell 0401. Anteriormente, el observatorio orbital de Planck detectó lo que parecía ser un bucle de materia que conectaba las dos cuentas, una observación que, según expresa Govoni, despertó su curiosidad y la llevó a preguntarse si los campos magnéticos también podrían extenderse más allá de los cúmulos.

Abrir puertas

Actualmente, estos dos cúmulos se encuentran en las etapas iniciales de fusión.  Al estar a unos 9,8 millones de años luz de distancia, están destinados a chocar y acabar formando un supercúmulo. Por ahora, sin embargo, su rol es agitar y perturbar el espacio intergaláctico lanzando ondas de choque, líneas de campo magnético y partículas al vacío que comparten.

Y los efectos de esas perturbaciones son lo que Govoni y su equipo se centraron en observar, utilizando una red de telescopios llamada Matriz de Baja Frecuencia (Low-Frequency Array o LOFAR).

Una vista aérea muestra una de las muchas estaciones en el Radiotelescopio de baja frecuencia, o LOFAR.

El LOFAR detectó ondas de radio emitidas por electrones que viajaban a una velocidad cercana a la de la luz; llamada emisión de sincrotrón, estas ondas se producen cuando los electrones se aceleran y circulan en espiral por los campos magnéticos. Es probable que tales puentes de radio sean comunes en toda la red cósmica, pero, en su mayor parte, se encuentran más allá de los límites de detección de los telescopios actuales, según indica Govoni.

"La señal detectada en este estudio es hasta cien veces más reveladora que algunas predicciones teóricas para la emisión de la red sincrotrón", afirma la astrónoma Tracy Clarke, del U.S. Naval Research Laboratory. "Esto es así porque se ha mejorado en esta región con el acercamiento de estos cúmulos”.

El puente, que se extiende a una distancia inmensa, ahora está planteando preguntas sobre cómo puede producirse en un área tan grande la emisión del sincrotrón, ya que los científicos aún no están seguros de cómo los electrones pueden acelerarse perpetuamente hasta alcanzar casi la velocidad de la luz en un área tan inmensa.

"Esto abre una nueva serie de puertas para comenzar a explorar cosas como la distribución de partículas en los filamentos, la fuerza del campo magnético, y potencialmente su origen, así como los procesos de aceleración o reaceleración que operan dentro de los filamentos", afirma Clarke.

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