Investigadores de Córdoba desarrollan un método para estudiar los cúmulos de galaxias

Un cúmulo de galaxias está compuesto por cientos o miles de galaxias y se forma debido a un proceso que en astronomía se denomina ‘crecimiento jerárquico’, mediante el cual estructuras más pequeñas se van uniendo para constituir estructuras mayores. Los cúmulos se van conformando a partir de la incorporación de galaxias individuales y grupos de galaxias.

Si las galaxias fueran personas, podríamos pensar a los cúmulos como ciudades donde aquellas migrantes se establecen. Algunas llegan solas; otras en pareja o en pequeños grupos; y otras, en grupos más grandes. Durante un tiempo, ellas guardan información de su origen y luego lo van perdiendo lentamente a medida que se mezclan con el resto de las galaxias del cúmulo.

Los investigadores ejemplifican de esta manera algunas de las ideas que inspiraron su trabajo. Y aseguran que se puede conocer si un conjunto de galaxias proviene de un mismo grupo analizando si están cerca unas de otras y si tienen velocidades similares. Esto permitiría recuperar información de los grupos que se fueron anexando. 

¿Para qué sirve estudiar las galaxias? Entender cómo se formaron estas grandes estructuras nos ayudan a comprender mejor cómo evolucionó nuestro universo y, también, poner a prueba los modelos teóricos que lo describen. A su vez, en este caso en particular, estos estudios se llevan a cabo con simulaciones de vanguardia.

Grupos dentro de cúmulos

En un trabajo anterior, José Benavides y Mario Abadi (del Instituto de Astronomía Teórica y Experimental del Conicet y la Universidad Nacional de Córdoba) habían investigado a través de simulaciones cómo se formaban los cúmulos, debido a migraciones galácticas. A partir de una visita al IATE del investigador italiano Andrea Biviano, descubrieron que algunos de sus análisis podían conectarse con resultados observacionales. Así comenzaron a desarrollar conjuntamente un nuevo método para la identificación de subestructuras dentro de los cúmulos de galaxias.

El trabajo fue publicado en la revista Astronomy & Astrophysics y forma parte de la tesis doctoral de José, basada en el trabajo anterior, pero ahora con un análisis en algún sentido inverso: a partir de las galaxias que hoy forman el cúmulo, intentaron recuperar información de cómo habían llegado a conformarlo.

Utilizando las posiciones y velocidades de las galaxias en simulaciones, lograron establecer con muy buena confiabilidad cuáles habían entrado conjuntamente al cúmulo. Además, pudieron determinar que estas subestructuras dentro del cúmulo se iban desarmando y, por lo tanto, aquellas que habían entrado hace más tiempo estaban menos agrupadas e iban perdiendo conexión con su grupo originario. Si bien este no es el único método que explora estas subestructuras, demostró ser eficiente al ser evaluado con simulaciones cosmológicas de vanguardia. 

Mario Abadi destaca: “Esta herramienta de identificación quedó disponible en un repositorio para que la utilicen colegas interesados en hacer este tipo de análisis y puedan llevar a cabo sus propios estudios”.

Cúmulo de Bala

Además de la evaluación de la técnica en simulaciones, los autores implementaron su identificación en observaciones. En particular, lo aplicaron al famoso Cúmulo de Bala, formado por dos cúmulos que están chocando. Se trata de una de las mejores evidencias de la existencia de la materia oscura. 

José Benavides explica: “El método permite identificar la subestructura principal del cúmulo (que da origen al nombre del mismo) junto a algunas subestructuras adicionales en el eje de la colisión. Sin embargo, lo más novedoso es la identificación de algunas subestructuras localizadas a lo largo del eje principal del cúmulo y casi perpendicular al eje de la bala” . 

En un futuro pueden hacerse nuevas implementaciones del método en observaciones que utilicen información de las galaxias que forman los cúmulos de Coma, Virgo, u otros similares. Además, los datos  recabados de las subestructuras que conforman cada cúmulo podrían ayudar, por ejemplo, en ciertos estudios dinámicos de los cúmulos de galaxias, y también en las estimaciones de sus masas.