Cluster de Phoenix: Una nueva perspectiva de un extraordinario cúmulo de galaxias

Los Cúmulos de galaxias son a menudo descritos por superlativos. Después de todo, son enormes aglomeraciones de materia oscura, galaxias, gas caliente y representan las estructuras más grandes en el universo que se mantienen unidas por la gravedad.

Los Cúmulos de galaxias tienden a ser pobres a la producción de nuevas estrellas en sus centros. Generalmente tienen una galaxia gigante que en su centro forma estrellas a un ritmo significativamente más lento que la mayoría de las galaxias - incluyendo nuestra Vía Láctea. La galaxia central contiene un gran agujero negro supermasivo mil veces más masiva que el uno en el centro de nuestra galaxia. Sin calefacción por arrebatos de este agujero negro, debe enfriar la copiosa cantidad de gas caliente en la galaxia central, permitiendo que se formen las estrellas a un ritmo alto. Se cree que el agujero negro central actúa como un termostato, evitando el enfriamiento rápido de alrededor de gas caliente y obstaculizar la formación de estrellas.

Nuevos datos proporcionan más detalles sobre cómo el racimo de la galaxia SPT-CLJ2344-4243, apodado el clúster de Phoenix por la constelación en la que se encuentra, desafía esta tendencia. El clúster ha destrozado varios registros en el pasado: en 2012, los científicos anunciaron que el Grupo Phoenix ofrece la tasa más alta de enfriamiento de gas caliente y formación estelar visto en el centro de un racimo de la galaxia, y es el más poderoso productor de rayos x de todos conocido los racimos. La tasa a la cual gas caliente es de enfriamiento en el centro del cluster también es el mayor jamás observada.

Nuevas observaciones de este racimo de la galaxia en rayos x, ULTRAVIOLETA, longitudes de onda ópicas y por el Observatorio de rayos x Chandra de la NASA, el telescopio espacial Hubble y el telescopio Magellan de arcilla ubicada en Chile, están ayudando a los astrónomos a comprender mejor este objeto notable. Datos ópticos de arcilla-Magellan revelan filamentos estrechos desde el centro del cluster donde se forman las estrellas. Estos hilos cósmicos masivos de gas y polvo, más de la que no tuvo nunca detectado antes, se extienden por años luces de 160.000 a 330.000. Esto es más largo que la anchura entera de la Galaxia Vía Láctea, haciendo que los filamentos más grandes jamás vistos en un racimo de la galaxia.

Estos filamentos rodean cavidades grandes - regiones con muy reducida emisión de rayos x - en el gas caliente. Las cavidades de rayos x pueden verse en esta imagen compuesta que muestra los datos de Chandra X-ray en azul y ópticos los datos desde el telescopio espacial Hubble (rojo, verde y azul). Para la ubicación de estas cavidades"internas", mueva el ratón sobre la imagen. Los astrónomos piensan que las cavidades de la radiografía fueron talladas en el gas circundante por potentes chorros de partículas de gran energía que emana de cerca de un agujero negro supermasivo de la galaxia central del cluster. Como remolinos de materia hacia un agujero negro, se libera una enorme cantidad de energía gravitatoria. Radio combinado y observaciones de rayos x de agujeros negros supermasivos en otros cúmulos de galaxias han demostrado que una fracción significativa de esta energía se libera como chorros de arrebatos que pueden durar millones de años. El tamaño observado de las cavidades de rayos x indica que el estallido que produce las cavidades en SPT-CLJ2344-4243 era uno de los más enérgicos tales acontecimientos jamás registran.

Radio y óptico de la imagen de Phoenix del racimo

Sin embargo, el agujero negro central en el grupo de Phoenix está padeciendo algo de una crisis de identidad, compartir propiedades con ambos "quásares", objetos muy brillantes por el material que cae en un agujero negro supermasivo y "radio galaxias" con chorros de partículas energéticas que brillan en las ondas de radio y también son alimentadas por agujeros negros gigantes. La mitad de la salida de energía de este agujero negro llega a través de chorros que mecánicamente empujan el gas circundante (modo radio) y la otra mitad de óptico, Ultravioleta y radiación x procedentes de un disco de acreción (quasar-modo). Los astrónomos sugieren que el agujero negro puede estar en el proceso de los bancos entre estos dos Estados.

Cavidades de rayos x situadas más lejos del centro del cúmulo, etiquetado como "caries de exteriores", proporcionan la evidencia para arranques fuertes del agujero negro central (descuidando el tiempo de luz viaje al cluster) hace unos 100 millones años. Esto implica que el agujero negro puede haber sido en modo de radio, con arranques, 100 millones hace unos años, luego cambia a un modo de quasar y luego cambió hacia un modo de radio.

Se piensa que un enfriamiento rápido puede haber ocurrido entre estos arrebatos, desencadenando la formación de estrellas en grumos y filamentos a lo largo de la galaxia central a una velocidad de aproximadamente 610 masas solares por año. En comparación, sólo un par nuevas estrellas se forman cada año en nuestra galaxia Vía Láctea. Las propiedades extremas del sistema de cluster de Phoenix están proporcionando nuevas ideas sobre diversos problemas astrofísicos, incluyendo la formación de estrellas, el crecimiento de las galaxias y los agujeros negros y la evolución conjunta de los agujeros negros y su entorno.

Un artículo que describe estos resultados, dirigidos por Michael McDonald (Massachusetts Institute of Technology), ha sido aceptado para su publicación en The Astrophysical Journal y está disponible en línea. Marshall Space Flight Center de la NASA en Huntsville, Alabama, administra el programa Chandra para la dirección de misiones de ciencia de la NASA en Washington. El Observatorio Astrofísico Smithsonian en Cambridge, Massachusetts, controla las operaciones de la ciencia y el vuelo de Chandra.

Credit	X-ray: NASA/CXC/MIT/M.McDonald et al; Optical: NASA/STScI; Radio: TIFR/GMRT
Release Date	September 30, 2015

Traducción: El Quelonio Volador