Cinthia Ragone-Figueroa, investigadora del Instituto de Astronomía Teórica y Experimental (IATE), conjuntamente con un equipo internacional, desarrollaron simulaciones computacionales que permitieron comprobar que los cúmulos de galaxias y su galaxia central permanecen alineados por más de 8 mil millones de años.

 

Por Facundo Rodriguez
facundo.rodriguez@unc.edu.ar

 

En el Universo, hay una gran variedad de galaxias. Para estudiarlas, se las clasifica siguiendo diferentes criterios como la forma, el color, el brillo, si tienen un núcleo activo, entre otros. Además, se ha establecido que estas propiedades están íntimamente ligadas a los ambientes que habitan. 

Las más brillantes

Hay un tipo muy particular que son las denominadas “galaxias más brillantes de los cúmulos” (BCG, por sus siglas en inglés). Éstas, como su nombre lo indica, se encuentran en las agrupaciones de varias docenas o cientos de galaxias y son las más brillantes de cada una de estos cúmulos. Tienen alrededor de diez veces más masa que las galaxias típicas; en general, su forma es  elíptica, y se ubican en el centro de los cúmulos. Su dimensión se explica por la posición privilegiada que ocupan, lo que les permite tomar material proveniente del resto del cúmulo. 

Alineamiento de la BCG

Algunos trabajos observacionales habían señalado un alineamiento entre la BCG y el cúmulo. Uno, en particular, encontró este alineamiento a un corrimiento al rojo alto, es decir, muy lejos y en cúmulos menos evolucionados. “A partir de esa publicación, surgió la idea de investigar si el alineamiento ya existía en etapas màs tempranas del Universo y cómo evoluciona. Para nosotros, era sencillo hacerlo utilizando simulaciones en las que podemos seguir las agrupaciones de galaxias en el tiempo. Además, invitamos a los autores de esa publicación a participar de este análisis, para poder contrastar juntos los resultados de nuestras simulaciones con los obtenidos por ellos”, comenta Ragone-Figueroa, quien es la principal autora de este trabajo del que participan también investigadores de Italia, Finlandia y Estados Unidos. 

“Tal como lo señalan los indicios observacionales, comprobamos que estructuras que están a escalas diferentes, como lo son la BCG y el cúmulo, no están ubicadas y orientadas al azar, sino que muestran una organización desde hace al menos 9 mil millones de años”, explica Diego García Lambas, uno de los miembros del equipo que llevó a cabo esta investigación y director del IATE. 

“Este trabajo también explora la persistencia del alineamiento y demuestra que, a pesar de que se producen fusiones con otros grupos de galaxias que pueden alterar la alineación, el alineamiento logra restablecerse; este es uno de los principales resultados del trabajo”, afirma  Ragone-Figueroa, quien ha realizado diversos estudios relacionados con estructura en gran escala del universo, BCGs y cúmulos de galaxias.  

Simulaciones

Para llegar a las conclusiones publicadas en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, los investigadores simularon 29 cúmulos de galaxias de alta masa. Estas simulaciones fueron realizadas principalmente por el Grupo de Astrofísica Numérica de Trieste, del que Ragone-Figueroa forma parte, y se utilizaron también recursos del Centro de Cómputo de Alto Desempeño de la Universidad Nacional de Córdoba (CCAD-UNC).

“Una de las ventajas de nuestras simulaciones es que las masas y la evolución de las BCG se corresponden con lo que indican las observaciones, algo que no han podido lograr otros equipos con investigaciones similares”, señala Gian Luigi Granato, uno de los responsables del artículo e investigador del Instituto Nacional de Astrofísica de Italia (INAF) y del Observatorio de Trieste. 

El trabajo conjunto entre el IATE y el Observatorio de Trieste fue facilitado por la red LACEGAL (Latin American Chinese European Galaxy Formation Network) que posibilitó el intercambio de investigadores entre ambas instituciones.

Otros resultados

El trabajo sirvió también para emular las observaciones, con las cuales se dispone de menos información de la que proveen las simulaciones. Esto dio resultados muy prometedores que indican que, a pesar de que se pierda parte de la información o no se vean todas las galaxias del cúmulo, los alineamientos estudiados son detectables y persistentes. 

Por otra parte, en general, se supone que estas estructuras poseen una forma esférica. Por lo tanto, es de gran importancia el hecho de que estos resultados muestren que la galaxia y el cúmulo tienen una forma más ovalada que esférica y que sus ejes están alineados. Estos resultados podrían permitir que otros grupos mejoren las determinaciones de las masas de estas estructuras. 

 

Publicación científica

Evolution and Role of Mergers in the BCG-Cluster Alignment. A View from Cosmological Hydro-Simulations Autores | C. Ragone-Figueroa, G. L. Granato, S. Borgani, R. De Propris, D. García Lambas, G. Murante, E. Rasia y  M. West

 

Alineaciones de las grandes estructuras en el Universo

Las grandes estructuras crecen tanto por la expansión del Universo como por la atracción gravitatoria y fusión de los cuerpos entre sí, pero no es sencillo determinar qué características de estas estructuras se relacionan con cada uno de estos efectos.  La alineaciones entre galaxias, cúmulos, filamentos, entre otras, se estudian intensamente porque pueden brindarnos pistas sobre la formación y evolución de las estructuras. Si las estructuras están alineadas, es probable que hayan tenido un origen o crecimiento conjunto que debe ser explicado. Investigadores del IATE cuentan con una extensa trayectoria en estudios que exploran la alineación de grandes estructuras, que van desde tesis doctorales y diversos artículos a publicaciones conjuntas con científicos de diversos institutos del mundo, entre los que se encuentra James Peebles, ganador del Premio Nobel de Física de 2019.