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Cúmulos de Galaxias o Galaxy Clusters...

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La mayoría de las galaxias no están solas en el espacio, sino que están conectadas por la gravedad con una o más galaxias. La misma fuerza puede mantener unidas muchas galaxias individuales. Los grupos pueden ser pequeños, como dos galaxias que orbitan entre sí, o grandes, como el rico cúmulo de miles de galaxias de Coma que se extienden por más de diez millones de años luz. 

Los rayos X muestran que los cúmulos de galaxias están llenos de nubes colosales de gas caliente. Estas nubes tienen temperaturas de hasta cien millones de grados y contienen tanta masa como todas las estrellas en las galaxias del cúmulo. La parte más visible de los cúmulos de galaxias, todas las estrellas en todas las galaxias que componen el cúmulo, es una pequeña fracción de la suma total de lo que compone el cúmulo.

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Los cúmulos de galaxias son los objetos gravitacionales más grandes del Universo. Tienen tres componentes principales:

1) Cientos de galaxias que contienen estrellas, gas y polvo.

2) Grandes nubes de gas caliente que es invisible para los telescopios ópticos.

3) La materia oscura, una misteriosa forma de materia que hasta ahora ha escapado a la detección directa con cualquier tipo de telescopio, pero hace sentir su presencia a través de su atracción gravitatoria sobre las galaxias y el gas caliente.

El gas caliente envuelve las galaxias y llena el espacio entre las galaxias. Contiene más masa que todas las galaxias en el grupo. Aunque las galaxias y las nubes de gas caliente son muy masivas, los científicos han determinado que se necesita alrededor de 10 veces más masa para mantener el cúmulo unido. La materia oscura debe existir para proporcionar la gravedad adicional. De hecho, los astrónomos creen que los cúmulos de galaxias se forman como cúmulos de materia oscura y sus galaxias asociadas se unen por la gravedad para formar grupos de docenas de galaxias, que a su vez se fusionan para formar cúmulos de cientos, incluso de miles de galaxias.

Chandra -Abell 2142

El gas en los cúmulos de galaxias se calienta a medida que se forma el cúmulo. Este calentamiento puede ser un proceso violento cuando las nubes de gas que envuelven grupos de galaxias colisionan y se fusionan para convertirse en un grupo durante miles de millones de años.

Lleva mucho tiempo construir un cúmulo de galaxias, y depende de detalles como la cantidad de materia oscura en el Universo, si la materia oscura está caliente  fría, que tan rápido se expande el Universo, etc. La presión del gas caliente es una prueba precisa de la cantidad de oscuridad, materia en racimos de galaxias. 

NASA Abel 370

Las nubes de gas caliente en cúmulos de galaxias proporcionan pistas sobre el origen, la evolución y el destino del Universo. Las observaciones combinadas de los rayos X y microondas pueden medir el efecto del gas del cluster a medida que dispersa el fondo de microondas cósmico que fluye a través del cluster desde las profundidades del Universo. La cantidad de dispersión permite estimar la distancia al cluster. Una información que nos puede ayudar a estimar el tamaño y la edad del Universo.

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Bueno, desde el hemisferio norte es visible a simple vista la galaxia de Andrómeda, con una forma y tamaño similar a la Vía Láctea, situada a 2,5 millones de años luz de distancia. Andrómeda está acompañada por un par de pequeñas galaxias que orbitan a su alrededor. Desde el hemisferio sur también se puede observar la nube de Magallanes. Hay muchas más galaxias que nos rodean, tanto a nosotros como a Andrómeda, aunque no son tan fácilmente observables a simple vista. Junto con otra galaxia espiral ligeramente más pequeña, Triangulum, a unos 3 millones de años luz de distancia, y sus satélites enanos, se forma un "Grupo local" de aproximadamente 50 galaxias.

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Los cúmulos de galaxias contiene de cientos a miles de galaxias, todas ellas confinadas a un volumen de espacio que no es mucho mayor que el ocupado por un grupo de galaxias. La diferencia radica en la alta densidad de galaxias. Como hemos comentado, uno de los cúmulos más ricos conocidos que se encuentran cerca de nosotros es el cúmulo de Coma, con más de tres mil galaxias contenidas dentro de un diámetro alrededor de veinte millones de años luz.

NASA - Hubblesite

Las galaxias forman una distribución relajada, bastante simétrica, dominado por dos galaxias elípticas gigantes: llamadas NGC 4874 y NGC 4889.

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El cúmulo más cercano es el de las galaxias de Perseo, a unos  250 millones de años luz. Perseo contiene más de mil galaxias en racimo, de nuevo en un volumen de espacio de unos 15 millones de años luz de diámetro.

APOD NASA 15/8/1.998 Persueus Cluster (Digitized Sky Survey)

Los conglomerados son las estructuras organizadas más grandes en todo el Universo que parecen estar unidas gravitacionalmente. Todos tienden a tener el mismo tamaño, lo que difiere es cuantas galaxias están empaquetadas dentro de este espacio.

cseligman

Muchos cúmulos de galaxias están agrupados en estructuras aún más grandes llamadas super-clusters que pueden extenderse durante decenas de millones de años luz, y que probablemente aún se estén formando.

NASA/Hubble

Aunque los cúmulos contienen muchas galaxias, es importante tener en cuenta que no todas las galaxias residen en cúmulos. De hecho, la mayoría de las galaxias existen fuera de los cúmulos, y una galaxia que no es parte de un cúmulo se llama galaxia de campo.

El cúmulo de galaxias COSMOS-AzTEC3 es el protoclúster masivo más distante conocido, también uno  de los más jóvenes. El cúmulo está a unos 12.600 millones de años luz. 

Chandra

ABEL 1835

Las siguientes ilustraciones muestran la técnica utilizada para realizar mediciones de distancia a cúmulos de galaxias. Las observaciones del Chandra se usan para determinar la proporción de masa del gas caliente y la masa de la materia oscura en diferentes grupos de galaxias. Esta "fracción de gas" depende de las distancias supuestas a los Cúmulos, que a su vez depende de la cantidad de materia y energía oscura en el Universo. Debido a que los cúmulos de galaxias son extremadamente grandes, la fracción de gases sebe ser la misma para cada agrupación, por lo que las distancias a los conglomerados se ajustan para satisfacer este requisito. Cada una de estas tres ilustraciones muestra a Chandra en la parte superior izquierda, observando un cúmulo de galaxias, que se muestra en la parte superior derecha (en rojo). Las cantidades relativas de gas caliente (en rojo) y materia oscura (en azul) se muestran en la parte inferior, con el marcador verde dando la cantidad correcta y esperada.

Chandra

Para finalizar, unas imágenes a color natural del Telescopio Espacial Hubble de cuatro cúmulos de galaxias del programa de observación "The Frontier Fields". Los grandes observatorios de la NASA se unen para mirar el Universo profundo, con el impulso de las "Lentes Zoom" que se encuentran en el espacio, se debería poder descubrir galaxias que son hasta 100 veces más débiles de lo que normalmente se veía. Los campos gravitacionales de los cúmulos iluminan y magnifican galaxias de fondo mucho más distantes que son tan débiles que de otro modo serían inobservables.  Los cúmulos en primer plano oscilan entre 3.000 y 5.000 millones de años luz de la Tierra.

Hubble

Seguiremos con los cúmulos de galaxias...

Fuente: NASA/ESA/Chandra/Hubble