Nota de prensa

Cacería XXL de cúmulos de galaxias

Observaciones desde telescopios de ESO proporcionan tercera dimensión, clave en sondeo del lado oscuro del Universo

15 de Diciembre de 2015

Los telescopios de ESO han brindado a un equipo internacional de astrónomos el regalo de la tercera dimensión en una enorme búsqueda de las mayores estructuras ligadas gravitacionalmente en el Universo – los cúmulos de galaxias. Las observaciones realizadas con el VLT y el NTT complementan a las realizadas desde otros observatorios en la tierra y el espacio, como parte del sondeo XXL – una de las mayores búsquedas de cúmulos de este tipo.

Los cúmulos de galaxias son congregaciones masivas de galaxias que albergan inmensos reservorios de gas caliente cuyas temperaturas son tan altas que se producen rayos X.  Estas estructuras resultan útiles para los astrónomos, pues se cree que su construcción está influenciada por los componentes más extraños del Universo: la materia oscura y la energía oscura.  Por medio del estudio de sus propiedades en diferentes etapas de la historia del Universo, los cúmulos de galaxia podrían arrojar luz sobre el poco conocido lado oscuro del Universo.

El equipo, conformado por más de 100 astrónomos de todo el mundo, comenzó la búsqueda de estos monstruos cósmicos en el año 2011.  Si bien la radiación de alta energía de los rayos X que revela su ubicación es absorbida por la atmósfera de la Tierra, puede ser detectada por los observatorios de rayos X en el espacio. Por lo tanto, combinaron el sondeo  XMM-Newton de ESA, que significó la mayor adjudicación de tiempo de observación jamás otorgada a este telescopio en órbita, junto con observaciones provenientes de ESO y otros observatorios. El resultado es una enorme y creciente recopilación de datos de todo el espectro electromagnético [1], que se ha denominado colectivamente el sondeo XXL.

“El principal objetivo del sondeo XXL es proporcionar un muestreo bien definido de unos 500 cúmulos de galaxias, a una distancia en que el Universo tenía la mitad de su edad actual”, explica la Investigadora Principal del sondeo XXL, Marguerite Pierre de CEA, Saclay, Francia.

El telescopio Newton XMM captó imágenes de dos zonas del cielo – cada una de un tamaño de cien veces el área de la luna llena – en un intento por descubrir un gran número de cúmulos de galaxias no conocidas previamente.  El equipo del sondeo XXL ha publicado sus conclusiones en una serie de artículos científicos acerca de los 100 cúmulos más brillantes descubiertos [2].

Asimismo se usaron observaciones realizadas con el instrumento EFOSC2, instalado en el New Technology Telescope (NTT), junto con el instrumento FORS acoplado al Very Large Telescope de ESO (VLT), para analizar cuidadosamente la luz proveniente de galaxias dentro de estos cúmulos de galaxias.  Fundamentalmente, esto permitió al equipo medir las distancias exactas hasta los cúmulos de galaxias, proporcionando una vista tridimensional del cosmos, requerida para realizar mediciones precisas de la materia oscura y energía oscura [3].

Se espera que el sondeo XXL genere diversos resultados interesantes e imprevistos, pero aún con la quinta parte de los datos finales, ya han surgido importantes y sorprendentes hallazgos.

Uno de los artículos científicos informa del descubrimiento de cinco nuevos súper cúmulos – cúmulos de cúmulos de galaxias – que se agregan a los ya conocidos, como nuestro propio súper cúmulo, denominado Laniakea Supercluster.

Otro informe se refiere a las observaciones de seguimiento a un cúmulo de galaxias en particular (informalmente conocido como XLSSC-116), ubicado a una distancia de seis mil millones de años luz [4].  Utilizando el instrumento MUSE del VLT, se observó en dicho cúmulo una fuente de luz inusualmente brillante y difusa.

“Esta es la primera vez que logramos analizar en detalle la luz difusa en un cúmulo de galaxias distante, lo cual demuestra la potencia de MUSE para estas valiosas investigaciones,” explica Christoph Adami, del Laboratorio de Astrofísica de Marsella, Francia, co-autor del artículo.

El equipo también usó los datos para confirmar el concepto que postula que los cúmulos de galaxias fueron, en el pasado, versiones a escala reducida de aquellos que observamos actualmente – un descubrimiento importante para la comprensión teórica de la evolución de los cúmulos a lo largo de la historia del Universo.

El simple acto de contar los cúmulos de galaxias en los datos XXL ha confirmado, también, un peculiar resultado previo  – existen menos cúmulos distantes que los esperables basados en predicciones con parámetros cosmológicos calculados por el telescopio Planck de ESA.  Se desconoce el motivo de esta discrepancia, aunque el equipo espera llegar a comprender esta curiosidad cosmológica con el muestreo completo de cúmulos, en el año 2017.

Estos cuatro resultados importantes no son más que un anticipo de lo que se espera conseguir con este enorme  sondeo de algunos de los objetos más masivos del Universo.

Notas

[1] El sondeo XXL combina datos de archivo con nuevas observaciones de cúmulos de galaxias que cubren las longitudes de onda de 1x10-4 μm (rayos X, observados con XMM) hasta 492 μm (rango submilimétrico, observado con el Giant Metrewave Radio Telescope [GMRT]).

[2] Los cúmulos de galaxias informados en los trece artículos científicos se encuentran en corrimientos al rojo entre z = 0.05 and z = 1.05, que corresponden al periodo en que la edad del Universo era de 13 a 5.7 mil millones de años, respectivamente.

[3] El sondeo de los cúmulos de galaxias requirió conocer sus distancias con exactitud.  Si bien las distancias aproximadas – corrimientos hacia el rojo fotométricos – se pueden medir analizando sus colores a diversas longitudes de onda, se requieren desplazamientos hacia el rojo espectroscópicos más precisos. Corrimientos al rojo espectroscópicos también fueron obtenidos de los datos de archivo, como parte del VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey (Sondeo Público del Corrimiento al Rojo VIMOS) (VIPERS), el VIMOS-VLT Deep Survey (VVDS) y el sondeo GAMA.

[4] Este cúmulo de galaxias se encontró en un corrimiento hacia el rojo de z = 0.543.

Información adicional

La descripción del sondeo y algunos de sus primeros resultados científicos se presentarán en una serie de artículos científicos publicados en la revista Astronomy & Astrophysics con fecha 15 de diciembre de 2015.

El listado completo del equipo XXL se encuentra aquí.

XXL es un Proyecto internacional basado alrededor de un Programa Muy Amplio XMM que sondea dos campos extra-galácticos de 25 grados cuadrados a una profundidad de ~5 x 10-15 erg cm-2 s-1 en la banda [0.5-2] keV para fuentes puntuales.  El sitio web de XXL está aquí. La información de multi-banda y seguimiento espectroscópico de las fuentes de rayos X se pueden obtener a través de un número de programas de rastreo, resumidos aquí.

ESO es la principal organización astronómica intergubernamental de Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Cuenta con el respaldo de dieciséis países: Alemania, Austria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Italia, Países Bajos, Polonia, Portugal, el Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza, junto con el país anfitrión, Chile. ESO desarrolla un ambicioso programa centrado en el diseño, construcción y operación de poderosas instalaciones de observación terrestres que permiten a los astrónomos hacer importantes descubrimientos científicos. ESO también desarrolla un importante papel al promover y organizar la cooperación en investigación astronómica. ESO opera en Chile tres instalaciones de observación únicas en el mundo: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope, el observatorio óptico más avanzado del mundo, y dos telescopios de rastreo. VISTA (siglas en inglés de Telescopio de Rastreo Óptico e Infrarrojo para Astronomía) trabaja en el infrarrojo y es el telescopio de rastreo más grande del mundo, y el VST (VLT Survey Telescope, Telescopio de Rastreo del VLT) es el telescopio más grande diseñado exclusivamente para rastrear el cielo en luz visible. ESO es el socio europeo de un revolucionario telescopio, ALMA, actualmente el mayor proyecto astronómico en funcionamiento del mundo. Además, cerca de Paranal, en Cerro Armazones, ESO está construyendo el E-ELT (European Extremely Large Telescope), el telescopio óptico y de infrarrojo cercano de 39 metros que llegará a ser “el ojo más grande del mundo para mirar el cielo”.

Enlaces

• Sondeo XXL
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Esta es una traducción de la nota de prensa de ESO eso1548.