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Enciclopedia Universo

Respuestas sorprendentes reveladas al origen de algunos cúmulos globulares alrededor de galaxias gigantes

Young Globular Clusters

Racimos Globulares Jóvenes

Los cúmulos globulares jóvenes (de hasta mil millones de años) se indican con puntos azules. Estos cúmulos globulares están estrechamente asociados con una red filamentaria de gas frío, de color naranja a blanco, que se extiende hasta los confines exteriores de la galaxia gigante en el centro del cúmulo de galaxias Perseo. Los objetos redondos u ovalados, también de color naranja a blanco, son galaxias más pequeñas que forman parte del mismo cúmulo de galaxias. Crédito: @The University of Hong Kong

Un estudio dirigido por el Dr. Jeremy Lim y su asistente de investigación, la señorita Emily Wong, en el Departamento de Física de la Universidad de Hong Kong (HKU), utilizando datos del telescopio espacial Hubble, ha proporcionado respuestas sorprendentes al origen de algunos cúmulos globulares alrededor de galaxias gigantes en los centros de cúmulos de galaxias. Realizado en colaboración con el profesor Thomas Broadhurst en el Ikerbasque en España y un profesor de investigación visitante en el Departamento de Física de la HKU, el Dr. Youichi Ohyama en el Instituto de Astronomía y Astrofísica Academia Sinica en Taiwán, y el Dr. Elinor Medizinski en Universidad de Princeton en los Estados Unidos, su trabajo se informa en el artículo de la revista "Formación sostenida de cúmulos globulares progenitores en una galaxia elíptica gigante", publicado recientemente en el Astronomía de la naturaleza sitio web.

Los cúmulos globulares son los objetos visibles más antiguos del Universo: cada uno contiene cientos de miles y ocasionalmente más de diez millones de estrellas, todas nacidas esencialmente al mismo tiempo, y densamente empaquetadas en un volumen esférico con un diámetro más de mil veces menor que el diámetro de nuestro Galaxia. Se cree que los cúmulos globulares se formaron poco después de que el Universo comenzó hace casi 13.8 mil millones de años, al mismo tiempo que, o quizás incluso antes, se formaron las primeras galaxias. Desde entonces se han mantenido en gran medida sin cambios, aparte del envejecimiento y la muerte de sus estrellas constituyentes. Como testigos antiguos e inmaculados de la formación de galaxias, los cúmulos globulares pueden proporcionar pistas vitales sobre cómo se forman las galaxias infantiles y luego crecen con el tiempo, si supiéramos cómo se forman y se acumulan los cúmulos globulares alrededor de las galaxias.

Nuestra galaxia está rodeada por unos 150 cúmulos globulares, algunos de los cuales son visibles a simple vista desde un sitio suficientemente oscuro. Las galaxias más grandes están rodeadas de cúmulos aún más globulares. La mayor cantidad de cúmulos globulares, más de diez a veinte mil, se encuentran alrededor de galaxias gigantes en los centros de los cúmulos de galaxias. Los cúmulos de galaxias contienen de cientos a miles de galaxias unidas por la gravedad y están infundidas por gas caliente (hasta diez veces más caliente que el centro del Sol) que supera con creces a todas las estrellas en las galaxias que comprenden el cúmulo de galaxias combinado.

Viejos cúmulos globulares

Los viejos cúmulos globulares (de hasta 10 mil millones de años o más) están indicados por los puntos rojos. Estos cúmulos globulares se distribuyen aleatoriamente alrededor de la galaxia gigante en el centro del cúmulo de galaxias Perseo; Esta galaxia es el gran óvalo gris a blanco en el centro de la imagen. Los objetos redondos u ovalados, también de color gris a blanco, son galaxias más pequeñas que forman parte del mismo cúmulo de galaxias. Crédito: @The University of Hong Kong

El equipo de investigación dirigido por el Dr. Lim descubrió que los cúmulos globulares alrededor de la galaxia gigante en el centro del cúmulo de galaxias Perseus no son todos objetos antiguos: más bien, se han formado algunos miles durante al menos los últimos mil millones de años, y quizás muchos más. en el transcurso de la historia cósmica. Como se muestra en la imagen adjunta, los cúmulos globulares más jóvenes están estrechamente asociados y, por lo tanto, nacieron en una compleja red filamentaria de gas frío que se extiende hasta los confines de la galaxia gigante. Se cree que este gas frío se precipitó del gas caliente que infunde todo el cúmulo de galaxias de Perseo; La densidad del gas caliente y, por lo tanto, la velocidad a la que se enfría este gas aumenta rápidamente hacia el centro del cúmulo de galaxias.

Después de que se forman, los cúmulos globulares infantiles ya no están unidos a la red de gas frío y lluvia hacia la galaxia gigante, como gotas de lluvia que se condensan y caen de las nubes. Por el contrario, como se muestra también en la imagen adjunta, los cúmulos globulares más antiguos se distribuyen al azar alrededor de la galaxia gigante, debido a dispersiones aleatorias entre sí durante sus órbitas alrededor de la galaxia gigante.

Este notable descubrimiento explica una serie de aspectos desconcertantes de los cúmulos globulares alrededor de galaxias gigantes. Primero están sus números absolutos: evidentemente, una fracción de los cúmulos globulares alrededor de las galaxias gigantes se formaron a lo largo de la historia cósmica a partir del gas que infunde los cúmulos de galaxias. El segundo es la gama especialmente amplia de colores exhibidos por los cúmulos globulares alrededor de galaxias gigantes: los colores de los cúmulos globulares cambian progresivamente de azul a rojo a medida que envejecen (porque las estrellas más masivas y azules mueren primero, dejando estrellas menos masivas y más rojas), y por lo tanto su amplia gama de edades da como resultado una amplia gama de colores.

Los cúmulos globulares que se formaron a partir de la red de gas frío en el centro del cúmulo de galaxias de Perseo abarcan una amplia gama de masas, pero con un número decreciente en las masas más altas. Su dependencia numérica con la masa sigue la misma tendencia que los cúmulos globulares verdaderamente antiguos, así como los cúmulos estelares menos masivos en nuestra galaxia y otras galaxias espirales, lo que afirma un mecanismo de formación común para los cúmulos estelares en todas las escalas de masa (de aquellos que pesan un poco más de diez soles para aquellos que pesan unos diez millones de soles) independientemente del entorno en el que se formaron, ya sea por gas comprimido en los brazos espirales de las galaxias o gas denso en los centros de los cúmulos de galaxias; o en formas aún por descubrir, como es el caso de los cúmulos globulares verdaderamente antiguos.

La formación sostenida de cúmulos globulares en los centros de los cúmulos de galaxias ayuda a explicar otro aspecto desconcertante de las galaxias gigantes: sus enormes tamaños, hasta diez veces o más que el de nuestra galaxia. Mientras que los cúmulos globulares más masivos durarán mucho tiempo, se espera que los cúmulos globulares menos masivos se desgarren a medida que orbitan la galaxia: sus estrellas constituyentes, diseminadas por toda la galaxia gigante en el centro del cúmulo de galaxias, contribuyen al crecimiento en tamaño de estas galaxias a lo largo del tiempo.

El artículo: "Formación sostenida de cúmulos globulares progenitores en una galaxia elíptica gigante" de Jeremy Lim, Emily Wong, Youichi Ohyama, Tom Broadhurst y Elinor Medezinski en Nature Astronomy.