Los cúmulos de galaxias

La mayoría de las galaxias no están solas en la vasta extensión del espacio, sino que están conectadas a una o más galaxias por gravedad.

La misma fuerza que te mantiene en la Tierra puede mantener a muchas galaxias individuales unidas.

Los grupos pueden ser pequeños, como dos galaxias orbitando entre sí, o grandes, como el rico cúmulo Coma de miles de galaxias que se extienden por más de diez millones de años luz. Se los denomina cúmulos de galaxias (CdG).

Nuestra galaxia pertenece a un CdG pequeño de unas 30 galaxias, que incluyen a la Vía Láctea, Andromeda, M33, y las Nubes de Magallanes entre las mas conocidas.

El impresionante Cumulo Coma....
El impresionante Cumulo Coma….

Estos son los objetos más grandes en el Universo conocido, y tienen muchas propiedades que los convierten en grandes laboratorios astrofísicos. Por ejemplo:

Los CdG cambian muy lentamente (toma casi tanto como la edad del Universo para que ocurran cambios significativos en ellos), así que conservan una huella de cómo se formaron. Esto los convierte en una buena sonda de la historia de la estructura y la formación de galaxias.

Los CdG tienden a retener el gas en sus sistemas, a diferencia de las galaxias, donde el gas es expulsado a través de explosiones de supernova. En otras palabras, los conglomerados son sistemas cerrados. Al estudiar la composición química de los grupos, es posible obtener una historia de nucleosíntesis (el origen de los átomos) en el Universo.

La fuerza de la gravedad que sostiene los CdG juntos viene sobre todo de la materia oscura, haciéndolos una manera excelente de estudiar la materia oscura en el universo.

La parte más visible de los cúmulos de galaxias, (las estrellas de todas las galaxias que componen el cúmulo), es una pequeña fracción de la suma total de lo que compone el cúmulo, y es probablemente la parte menos interesante.

Por ejemplo, los científicos estudian la emisión de rayos X de los CdG. Los rayos X provienen de gases calientes (10-100 millones de K) atrapados por la fuerza gravitacional del cumulo. Este gas constituye una parte mucho mayor de la masa total del cumulo que solo las estrellas, ¡pero es completamente invisible para los ojos humanos!

¿Como están compuestos los cúmulos de galaxias?

Los CdG se componen de dos tipos básicos de materia: la materia luminosa (como las estrellas y el gas caliente) y la materia oscura. La materia oscura no brilla por sí sola, y la única forma en que sabemos que existe es debido a su efecto gravitacional sobre la materia luminosa.

El enorme cumulo de galaxias Abel 1689, y en azul la materia oscura que se infiere de las observaciones.
El enorme cumulo de galaxias Abel 1689, y en azul la materia oscura que se infiere de las observaciones.

Si queremos saber cuánta materia oscura hay en todo el Universo, tenemos que estudiar algo que sea representativo del Universo como un todo. Algo grande, como un CdG. Asi hemos podido determinar la composicion tanto visible como no visible.

Evolucion de los cumulos de galaxias

Algunas de las grandes preguntas que se hacen hoy los cosmólogos son acerca de cómo se formó el universo: “Si todo empezó con el Big Bang, cuando las cosas estaban muy calientes y homogenas, ¿cómo se hicieron las cosas? -¿Cómo empezaron a formarse las estrellas? -¿Cómo comenzaron a formarse las galaxias? Estas preguntas son algunas de las más básicas, pero también algunas de las más difíciles de responder. Han pasado miles de millones de años desde el Big Bang, e incluso desde que se formaron las primeras galaxias. ¿Cómo podemos ver lo que hay ahora y adivinar lo que estuvo antes?

Un lugar en donde pueden buscarse respuestas es en los CdG. Son enormes: algunos pueden tener más de diez millones de años-luz y contener miles de galaxias. En muchos modelos cosmológicos, estos enormes cumulos se forman a partir de grupos más pequeños y más comunes de galaxias. Si esto es cierto, los CdG mas jóvenes deberían ser más pequeños en promedio que los racimos más viejos. La “función de masa” (que describe la densidad de los CdG en función de la masa) debería cambiar de una manera particular en el tiempo. Pero, ¿cómo puedes mirar los CdG de “hace mucho tiempo?” La respuesta es que debido a que la luz viaja a una velocidad finita, lo que esta mas lejano lo vemos mas joven que lo que esta mas cerca. Se ve tal como era cuando salio la luz desde allí.

Estas son algunas de las investigaciones que se están haciendo de los cúmulos actualmente.