"Il Gioiello Cluster", XDCP J0044.0-2033.

"El cúmulo de Gioiello", Chandra de la NASA pesa el cúmulo de galaxias más masivo en el universo distante.
Imagen del cúmulo de galaxias XDCP J0044.0-2033 realizado en magnitudes de onda de luz óptica, rayos X e infrarrojo.

Utilizando el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, los astrónomos han realizado la primera determinación de la masa y otras propiedades de un cúmulo galáctico muy joven y distante.

El estudio de Chandra muestra que el cúmulo de galaxias, visto a una edad relativamente joven de unos 800 millones de años, es el cúmulo más masivo conocido con esa edad o menor. Como las estructuras de unión gravitacional más grandes conocidas, los cúmulos de galaxias pueden actuar como indicadores cruciales de cómo el Universo mismo ha evolucionado con el tiempo.

El cúmulo de galaxias se descubrió originalmente utilizando el observatorio XMM-Newton de la ESA y se encuentra a unos 9.600 millones de años luz de la Tierra. Los astrónomos usaron datos de rayos X de Chandra que, cuando se combinan con modelos científicos, proporcionan un peso preciso del cúmulo, que llega a la friolera de 400 mil billones de veces la masa del sol. Los científicos creen que el grupo se formó alrededor de 3.3 mil millones de años después del Big Bang.

Chandra.
El grupo se llama oficialmente XDCP J0044.0-2033, pero los investigadores lo han apodado "Gioiello", que en italiano significa "joya". Eligieron este nombre porque una imagen del grupo contiene muchos colores brillantes del gas caliente que emite rayos X y de varias galaxias formadoras de estrellas dentro del cúmulo. Además, el equipo de investigación se reunió para discutir los datos de Chandra por primera vez en Villa il Gioiello, una villa del siglo XV cerca del Observatorio de Arcetri, que fue la última residencia del destacado astrónomo italiano Galileo Galilei.

"Encontrar este enorme cúmulo de galaxias en esta época temprana significa que podría haber más por ahí", dijo Paolo Tozzi, del Instituto Nacional de Astrofísica (INAF) en Florencia, Italia, quien dirigió el nuevo estudio. "Este tipo de información podría tener un impacto en nuestra comprensión de cómo se formó y evolucionó la estructura a gran escala del Universo".

Anteriormente, los astrónomos habían encontrado un enorme cúmulo de galaxias, conocido como "El Gordo", a una distancia de 7 mil millones de años luz de distancia y otros pocos cúmulos grandes y distantes. De acuerdo con el mejor modelo actual de cómo evolucionó el Universo, hay pocas posibilidades de encontrar grupos tan masivos como el Cúmulo de Gioiello y El Gordo. Los nuevos hallazgos sugieren que podría haber problemas con la teoría y están tentando a los astrónomos a buscar otros cúmulos distantes y masivos.

"La sugerencia de que podría haber problemas con el modelo estándar de la cosmología es interesante", dijo el coautor James Jee de la Universidad de California en Davis, "pero necesitamos muestras más grandes y más profundas de conglomerados antes de poder decir si hay un verdadero problema."

La observación de Chandra del cúmulo de Gioiello duró más de 4 días y es la observación de rayos X más profunda realizada hasta ahora en un cúmulo más allá de una distancia de aproximadamente 8 mil millones de años luz.

XMM-Newton de la ESA.

"A diferencia de los cúmulos de galaxias que están cerca de nosotros, este cúmulo aún tiene muchas estrellas formando dentro de sus galaxias", dijo la coautora Joana Santos, también del INAF en Florencia. "Esto nos da una ventana única de cómo son los cúmulos de galaxias cuando son muy jóvenes".

En el pasado, los astrónomos informaron que habían encontrado varios candidatos de cúmulos de galaxias que se encuentran a más de 9.500 millones de años luz de distancia. Sin embargo, algunos de estos objetos resultaron ser protoclusters, es decir, precursores de cúmulos de galaxias completamente desarrollados.

Los investigadores también observan que hay indicios de una estructura desigual en el gas caliente. Estos pueden ser grandes grupos que podrían haber sido causados ​​por colisiones y fusiones con pequeños cúmulos de galaxias y proporcionan pistas sobre cómo el cúmulo llegó a ser tan fuerte en su temprana edad. Los autores esperan que el clúster sea lo suficientemente joven como para experimentar muchas de estas interacciones.

Un documento que describe estos resultados aparecerá en una próxima edición de The Astrophysical Journal y está disponible en línea. El Centro Marshall para Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama, administra el programa Chandra para la Dirección de Misión Científica de la NASA en Washington. El Observatorio Astrofísico Smithsonian en Cambridge, Massachusetts, controla la ciencia y las operaciones de vuelo de Chandra.

Una imagen interactiva, un podcast y un video sobre estos hallazgos están disponibles en:

Para imágenes de Chandra, multimedia y materiales relacionados, visite:

Crédito:
Rayos X: NASA / CXC / INAF / P.Tozzi, et al; 
Óptico: NAOJ / Subaru y ESO / VLT; 
Infrarrojo: ESA / Herschel

• Comunicado de prensa, 18 de diciembre de 2014.

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