Extrañas fuentes de radio en cúmulos de galaxias distantes están desafiando nuestra comprensión

El universo está lleno de cúmulos galácticos: enormes estructuras apiladas en las intersecciones de la red cósmica. Un solo cúmulo puede abarcar millones de años luz y consistir en cientos o incluso miles de galaxias.

Sin embargo, estas galaxias representan solo un pequeño porcentaje de la masa total del cúmulo. Alrededor del 80 por ciento es materia oscura, y el resto es “sopa” de plasma caliente: un gas calentado a más de 10,000,000 y enredado con campos magnéticos débiles.

Nosotros y nuestro equipo internacional de colegas hemos identificado una serie de objetos de radio rara vez observados (remanentes de radio, corona de radio y emisiones de radio fósil) dentro de un grupo particularmente dinámico de galaxias llamado Abell 3266. Están desafiando las teorías existentes sobre el origen y las propiedades de cada uno de estos objetos.

(Christopher Risley, utilizando datos de ASKAP, ATCA, XMM-Newton y Dark Energy Survey)

Arriba: El grupo colisionador Abell 3266 visto a través del espectro electromagnético, utilizando datos de ASKAP y ATCA (colores rojo/naranja/amarillo), XMM-Newton (azul) y encuestas de energía oscura (mapa de fondo).

Monumentos, halos y fósiles

Los cúmulos de galaxias nos permiten estudiar una amplia gama de procesos ricos, incluidos el magnetismo y la física del plasma, en entornos que no podemos recrear en nuestros laboratorios.

Cuando los cúmulos chocan entre sí, se depositan cantidades masivas de energía en las partículas de plasma caliente, lo que da como resultado una emisión de radio. Esta emisión viene en una variedad de formas y tamaños.

Un ejemplo son las “trazas de radio”. Tienen forma de arco y se asientan hacia las afueras de la masa, y son alimentados por ondas de choque que viajan a través del plasma, lo que provoca un salto en la densidad o presión, activando las partículas. Un ejemplo de ondas de choque en la Tierra es el estampido sónico que ocurre cuando un avión rompe la barrera del sonido.

Los “halos de radio” son fuentes irregulares ubicadas hacia el centro del cúmulo. Está alimentado por turbulencia en plasma caliente, que da energía a las partículas. Sabemos que tanto los halos como los efectos son causados ​​por colisiones entre grupos de galaxias; sin embargo, muchas de sus sutilezas siguen siendo esquivas.

Luego están las fuentes de radio “fósiles”. Estos son restos de radio de la muerte de un agujero negro supermasivo en el centro de una galaxia de radio.

Cuando funcionan correctamente, los agujeros negros disparan enormes chorros de plasma lejos de la propia galaxia. A medida que se acaba el combustible y se apaga, los chorros comienzan a consumirse. Los restos son lo que descubrimos como radiofósiles.

Ebel 3266

Nuestro nuevo artículo se publica en Avisos mensuales de la Royal Astronomical Societypresenta un estudio muy detallado de un grupo de galaxias llamado Abell 3266.

Este es un sistema de colisión particularmente dinámico y caótico a unos 800 millones de años luz de distancia. Tiene todas las características distintivas de un sistema. debería Alberga reliquias y auras, pero ninguna de ellas fue descubierta hasta hace poco.

Siguiendo el trabajo realizado con Murchison Widefield Array a principios de este año, utilizamos nuevos datos del radiotelescopio ASKAP y el Australia Telescope Compact Array (ATCA) para ver el Abell 3266 con más detalle.

Nuestros datos pintan un cuadro complejo. Puede ver esto en la imagen principal: los colores amarillos muestran características donde la entrada de energía está activa. La neblina azul representa plasma caliente capturado en longitudes de onda de rayos X.

Los colores rojos muestran características que solo aparecen en frecuencias más bajas. Esto significa que estas cosas son más viejas y tienen menos energía. O perdieron mucha energía con el tiempo, o no tenían mucha para empezar.

Los restos de radio son visibles en rojo cerca de la parte inferior de la imagen (ver más abajo para ampliar). Nuestros datos aquí revelan ciertas características que no se habían visto antes en las reliquias.

Abel 3266 4(Christopher Risley, utilizando datos de ASKAP, ATCA, XMM-Newton y Dark Energy Survey)

Arriba: Los restos del “camino equivocado” de Abell 3266 se muestran aquí en colores amarillo/naranja/rojo que representan el brillo de la radio.

Su forma cóncava también es inusual, por lo que es un apodo atractivo para la reliquia del “camino equivocado”. En general, nuestros datos destrozan nuestra comprensión de cómo se crean los efectos, y todavía estamos trabajando para descifrar la física compleja detrás de estos objetos de radio.

Restos antiguos de un agujero negro supermasivo

El fósil radiactivo, que se ve en la parte superior derecha de la imagen principal (y también debajo), es muy tenue y rojo, lo que indica que es antiguo. Creemos que esta transmisión de radio provino originalmente de la galaxia en la parte inferior izquierda, con un agujero negro central cerrado hace mucho tiempo.

Abel 3266 4(Christopher Risley, utilizando datos de ASKAP, ATCA, XMM-Newton y Dark Energy Survey)

Arriba: El radiofósil de Abell 3266 se muestra aquí con colores y líneas rojas que representan el brillo de radio medido por ASKAP, y colores azules que muestran plasma caliente. La flecha celestial apunta a la galaxia que creemos que una vez alimentó al fósil.

Nuestros mejores modelos físicos simplemente no se ajustan a los datos. Esto revela brechas en nuestra comprensión de cómo evolucionan estas fuentes, brechas que estamos trabajando para llenar.

Finalmente, utilizando un algoritmo inteligente, desenfocamos la imagen principal para buscar una emisión invisible muy tenue a alta resolución, revelando la primera detección de una corona de radio en el Abell 3266 (ver más abajo).

Abel 3266 4(Christopher Risley, utilizando datos de ASKAP, ATCA, XMM-Newton y Dark Energy Survey)

Arriba: el aura de radio de Abell 3266 se muestra aquí con colores y líneas rojas que representan el brillo de radio medido por ASKAP, y colores azules que muestran plasma caliente. La curva discontinua cian indica los límites exteriores del aura de radio.

hacia el futuro

Este es el comienzo del camino hacia la comprensión de Abell 3266. Hemos descubierto una gran cantidad de información nueva y detallada, pero nuestro estudio plantea aún más preguntas.

Los telescopios que utilizamos sientan las bases de la ciencia revolucionaria del proyecto Square Kilometre Array. Estudios como el nuestro permiten a los astrónomos descubrir lo que no sabemos, pero puede estar seguro de que lo haremos.

Reconocemos al pueblo Gomeroi como los propietarios tradicionales del sitio donde se encuentra el ATCA, y al pueblo Wajarri Yamatji como los propietarios tradicionales del sitio del Observatorio de Radioastronomía Murchison, donde se encuentran el ASKAP y el Murchison Widefield Array. Conversación

Christopher Riselli, investigador asociado de la Universidad de Bolonia y Tessa Fernstrom, investigador principal asociado de la Universidad de Australia Occidental.

Este artículo ha sido republicado desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *