Astrónomos observan solitaria galaxia distante que parece haber consumido a todos sus antiguos compañeros        

Por Matt Williams, Universe Today.

14 de marzo de 2023.

Imagen compuesta de una galaxia solitaria que contiene un agujero negro supermasivo, dos chorros y un punto de acceso de rayos X, todo rodeado de gas caliente. Crédito: NASA MSFC/SAO/Chandra.

Hace más de 13 mil millones de años se formaron las primeras galaxias del Universo. Eran elípticas, con agujeros negros intermedios (IMBH) en sus centros rodeados por un halo de estrellas, gas y polvo. Con el tiempo, estas galaxias evolucionaron aplanándose en discos con una gran protuberancia en el medio. Luego fueron atraídos juntos por atracción gravitacional mutua para formar cúmulos de galaxias, colecciones masivas que comprenden la estructura cósmica a gran escala. Esta fuerza de atracción también condujo a fusiones, donde las galaxias y sus agujeros negros centrales se unieron para crear galaxias espirales más grandes con agujeros negros supermasivos centrales (SMBH).

Este proceso de fusiones y asimilación (y su papel en la evolución galáctica) sigue siendo un misterio para los astrónomos hoy en día, ya que gran parte tuvo lugar durante el Universo primitivo, que todavía es muy difícil de observar con los telescopios existentes. Usando datos del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y el Observatorio Internacional Gemini, un equipo internacional de astrónomos observó una galaxia distante solitaria que parece haber consumido a todos sus antiguos compañeros. Sus hallazgos, que aparecieron recientemente en The Astrophysical Journal, sugieren que las galaxias en el Universo primitivo crecieron más rápido de lo que se pensaba.

El equipo de investigación estuvo dirigido por Valentina Missaglia, astrofísica postdoctoral de la Universidad de Turín. A ella se unieron colegas del Instituto Nacional de Física Nuclear (INFN), el Observatorio Astrofísico de Turín, la Universidad de Texas Rio Grande Valley, el Instituto Max Planck de Astronomía (MPIA), el Ministerio de Ciencia, Tecnología, Innovación y Comunicación (MCTIC), el Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), el Centro de Astrofísica Harvard & Smithsonian, el Instituto de Astronomía Teórica y Experimental (IATE) y el Instituto Nacional de Astrofísica (INAF).

El equipo informó del descubrimiento inesperado de una galaxia solitaria (3C 297) a unos 9.200 millones de años luz de distancia. También notaron que contenía un cuásar en su centro y poderosos chorros (brillantes en el espectro de radio) que emanaban de sus polos. El entorno de esta galaxia parece tener varias características clave de un cúmulo de galaxias; sin embargo, la galaxia parece estar sola. Como dijo Missaglia en un comunicado de prensa de Harvard-Chandra, "Parece que tenemos un cúmulo de galaxias al que le faltan casi todas sus galaxias", dijo. "Esperábamos ver al menos una docena de galaxias del tamaño de la Vía Láctea, pero solo vemos una".

Missaglia y sus colegas notaron tres características asociadas con los cúmulos de galaxias según los datos de Chandra. En primer lugar, los datos de rayos X revelaron que 3C 297 está rodeada de grandes cantidades de gas a alta temperatura (decenas de millones de grados), algo que rara vez se ve fuera de los cúmulos de galaxias. En segundo lugar, el flujo de chorro relativista de su SMBH creó una fuente de rayos X brillante a unos 140.000 años luz de distancia, lo que implicaba que había empujado a través del gas que rodeaba la galaxia. En tercer lugar, uno de los chorros de radio apareció torcido, lo que indica que estaba interactuando con su entorno.

Este último hallazgo se observó previamente en base a los datos recopilados por Karl G. Jansky Very Large Array (VLA). Pero cuando el equipo consultó sus datos del Observatorio Gemini, notaron que ninguna de las 19 galaxias que aparecían cerca de 3C 297 estaban realmente a la misma distancia. Dijo el coautor Juan Madrid, profesor asistente de la Universidad de Texas Rio Grande Valley:

"La pregunta es, ¿qué pasó con todas estas galaxias? Creemos que la atracción gravitacional de una gran galaxia combinada con las interacciones entre las galaxias fue demasiado fuerte y se fusionaron con la gran galaxia. Para estas galaxias, aparentemente, la resistencia fue inútil".

Si bien los autores no pueden descartar la posibilidad de galaxias enanas ubicadas alrededor de 3C 297, su presencia aún no explicaría por qué no hay galaxias más grandes cerca. Además, anticipan que 3C 297 pasará varios miles de millones de años por sí solo antes de ganar grandes compañeros galácticos (como M87 y el Cúmulo de Virgo). Si bien no está claro cómo 3C 297 terminó sola en un entorno similar a un cúmulo, el equipo teoriza que podría ser un "grupo fósil", la etapa final de una galaxia que se fusiona con varias otras.

Si bien se han detectado muchos otros grupos de fósiles antes, a 9.200 millones de años luz de distancia, este es el más distante jamás visto. Los poseedores de récords anteriores para grupos fósiles estaban a 4,9 y 7,9 mil millones de años luz de distancia. "Puede ser un desafío explicar cómo el Universo puede crear este sistema solo 4.600 millones de años después del Big Bang", dijo el coautor Mischa Schirmer del MPIA. "Esto no rompe nuestras ideas de cosmología, pero comienza a empujar los límites de la rapidez con la que se deben haber formado tanto las galaxias como los cúmulos de galaxias".

Fuente:

https://phys.org/news/2023-03-astronomers-lone-distant-galaxy-consumed.html