El 'chapoteo' de colisiones celestiales resuelve un enigma astrofísico

Astrónomos de la colaboración XRISM han descubierto flujos de gas caliente en el núcleo del cúmulo de Centaurus, prueba de colisiones entre cúmulos de galaxias que 'agitan' el gas en su interior.

Esto resuelve el viejo misterio de cómo los núcleos de los cúmulos se mantienen calientes y arroja luz sobre cómo nuestro universo continúa evolucionando.

Los astrónomos han imaginado durante mucho tiempo cómo las vastas fuerzas gravitacionales entre galaxias y cúmulos galácticos, conjuntos cósmicos colosales unidos por materia oscura, impulsan su crecimiento a través de fusiones y colisiones. Sin embargo, faltaban pruebas directas de esto.

La colaboración internacional XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission) ha observado el cúmulo de galaxias de Centaurus con el satélite XRISM, lanzado en 2023 por la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA); El espectrómetro de a bordo, llamado Resolve, cuenta con una espectroscopia de precisión revolucionaria, que permite la identificación precisa de las velocidades del gas.

Al observar el núcleo del cúmulo de Centaurus, incluida la galaxia central NGC 4696, descubrieron por primera vez un flujo masivo de gas caliente que viaja a unos 130 a 310 kilómetros por segundo en la línea de visión desde la Tierra. También pudieron crear un mapa de cómo varía la velocidad en lugares alejados del centro.

CHAPOTEO

Al hacer comparaciones con simulaciones, un equipo de trabajo dirigido por el profesor Yutaka Fujita de la Universidad Metropolitana de Tokio y el profesor asociado Kosuke Sato de la Organización de Investigación de Aceleradores de Alta Energía descubrió que esto es consistente con el 'chapoteo' del gas caliente, también conocido como medio intracúmulo (ICM), causado por colisiones con otros cúmulos galácticos. Esta es la primera evidencia directa de este tipo de chapoteo, que valida una imagen de la evolución del universo que se había planteado durante mucho tiempo.

También resuelve un misterio que los astrónomos llevan mucho tiempo sin saber cómo se mantiene caliente un gas tan brillante que emite rayos X. En teoría, una radiación tan intensa debería suponer una pérdida de energía, lo que llevaría al enfriamiento del gas; esto se conoce como enfriamiento radiativo. La escala de tiempo en la que debería producirse este enfriamiento es más corta que la edad del cúmulo, pero las observaciones realizadas hasta el momento sugieren que, de algún modo, el gas consigue mantenerse caliente.

Estos nuevos hallazgos presentan una solución elegante a este problema. Si el gas del núcleo del cúmulo puede agitarse, lo que implica grandes flujos de gas de un lado a otro alrededor del centro, la energía puede transportarse al núcleo mediante un proceso de mezcla, manteniendo el gas caliente y las emisiones brillantes. Los resultados del equipo se han publicado ahora en la revista Nature.

Estas mediciones de una precisión sin precedentes suponen un importante avance en nuestra comprensión de la formación y evolución de los cúmulos galácticos. Con años aún por delante en la misión XRISM, el mundo de la astrofísica espera con impaciencia más información sobre la naturaleza cambiante del universo.