Astrónomos publican un catálogo histórico de más de 7.000 cúmulos de galaxias detectados desde la Antártida

El Telescopio del Polo Sur presentó un nuevo catálogo con 7.190 cúmulos de galaxias confirmados, un conjunto de datos construido a partir de cinco años de observaciones en la Antártida. Esto amplía la capacidad de estudiar cómo creció y cambió el universo durante miles de millones de años.

El trabajo, publicado en arXiv, también perfila la utilidad futura de esta muestra para poner a prueba modelos cosmológicos y seguir la evolución de la estructura cósmica.

La nueva base incluye 8.892 candidatos identificados mediante señales en el fondo cósmico de microondas y 7.190 confirmaciones con datos ópticos e infrarrojos. De los cúmulos validados, cerca del 20% no aparecía en catálogos anteriores y el 67% de la muestra, unos 4.824 sistemas, ofrece la primera detección del gas caliente contenido en esos entornos.

Según el estudio, la muestra cubre cerca del 4% del cielo, equivalente a 1.600 grados cuadrados, e incorpora alrededor de 1.800 cúmulos cuya luz remite a hace más de 7.800 millones de años. Esa profundidad distingue al catálogo frente a relevamientos previos que abarcaron zonas más extensas, pero con menor sensibilidad para objetos débiles y lejanos.

El catálogo se construyó con datos del fondo cósmico

El relevamiento se apoya en observaciones realizadas con el Telescopio del Polo Sur en la Estación Amundsen-Scott del Polo Sur de la Fundación Nacional de Ciencias, con participación de investigadores de instituciones de varios países, entre ellas la Universidad de Chicago. La detección partió de mediciones del fondo cósmico de microondas, el resplandor tenue que quedó del Big Bang.

Para localizar los cúmulos, el equipo buscó las distorsiones que estas estructuras provocan en esa radiación, un fenómeno conocido como efecto Sunyaev-Zeldovich. Cuando la luz del fondo cósmico atraviesa un cúmulo, las partículas de alta energía de su interior la alteran y dejan una señal sutil en las observaciones de microondas, lo que permite ver estos sistemas como sombras sobre ese fondo.

Los cúmulos de galaxias reúnen cientos o miles de galaxias, gas caliente y grandes cantidades de materia oscura unidas por la gravedad. Como son los sistemas gravitacionalmente ligados más grandes del universo, sirven para investigar la materia oscura, la energía oscura y la manera en que se formó la estructura cósmica con el paso del tiempo.

Lindsey Bleem, física del Laboratorio Nacional Argonne e investigadora asociada sénior del Instituto Kavli de Física Cosmológica de la Universidad de Chicago, dijo en el trabajo: “Nuestro análisis se basa en los datos de fondo cósmico de microondas de profundidad excepcional del SPT-3G para abrir una nueva ventana al universo primitivo”. También afirmó: “Contar con este catálogo como recurso supone un nuevo hito para la cosmología de cúmulos estelares. Será la base de muchísimos estudios en los años venideros”.

SPT-3G es la cámara instalada en el telescopio, actualizada en 2017 con 16.000 detectores construidos en Argonne. Esa instrumentación hizo posible obtener la sensibilidad necesaria para reunir la muestra ahora publicada.

La muestra permite seguir cambios dentro de los cúmulos

El estudio concluyó que la metodología no solo detecta cúmulos, sino que también permite analizar cómo cambiaron sus condiciones internas con el tiempo. Los investigadores observaron un aumento marcado de la emisión de polvo procedente de los entornos de los cúmulos en etapas tempranas del universo, una señal útil para reconstruir la evolución de procesos como la formación estelar dentro y alrededor de estos sistemas masivos.

Kayla Kornoelje, estudiante de posgrado de la Universidad de Chicago que trabaja en Argonne, explicó que “la creación de un catálogo como este requiere un minucioso trabajo de verificación entre bastidores”. Añadió: “Una parte importante de nuestro trabajo consistió en asegurarnos de que las detecciones fueran fiables para que esta muestra pudiera utilizarse con confianza en futuros estudios cosmológicos”.

Sebastian Bocquet, científico sénior del Observatorio Universitario Ludwig Maximilian en Múnich y miembro de la colaboración del Telescopio del Polo Sur, afirmó: “Con la muestra de cúmulos SPT-3G, investigaremos la evolución de la formación de estructuras cósmicas durante los últimos 10 mil millones de años”.

Los próximos trabajos se concentrarán en perfeccionar las mediciones de masa de los cúmulos y en usar el catálogo para contrastar modelos del universo. El estudio prevé además que futuras observaciones con la cámara Legacy Survey of Space and Time en el Observatorio Vera C. Rubin de Chile y con la misión Euclid de la Agencia Espacial Europea aporten confirmación óptica de cúmulos de galaxias todavía más distantes dentro de la muestra SPT-3G.