Un cúmulo de galaxias es un conjunto de los sistemas gravitacionales cósmicos más extensos, que consta de entre trescientas y mil galaxias, un enorme volumen de fuel altamente calentado y una gran cantidad de materia oscura. Con estos titanes cósmicos, los científicos conocen la evolución de las galaxias, las estrellas y los agujeros negros, y la expansión del universo a lo largo de miles de millones de años.El Observatorio de rayos X Chandra de la NASA ha examinado numerosos cúmulos de galaxias. Al hacerlo, detectó fuel con temperaturas elevadas, de hasta 100 millones de grados. Este fuel caliente, junto con la energía de los agujeros negros supermasivos ubicados en los centros de los cúmulos, es responsable de la producción de burbujas, ondas y otras formas extrañas. Para comprender mejor estas formas, los astrónomos han inventado un nuevo método conocido como aritmética X. Este método ayuda a revelar la verdadera naturaleza de estas características que son menos obvias a partir de los datos al proporcionar una forma más clara y eficiente de analizar datos de rayos X. Por lo tanto, permite a los astrónomos profundizar en los eventos energéticos que están dando forma a los cúmulos de galaxias.
La naturaleza masiva y misteriosa de los cúmulos de galaxias
Los cúmulos galácticos son sistemas cósmicos gigantescos con hasta unos pocos miles de galaxias cada uno. Su componente principal no son las estrellas ni las galaxias, sino el fuel sobrecalentado que emite luz de rayos X. La masa de este fuel caliente suele ser cinco veces mayor que la de todas las galaxias. Lo que es aún más sorprendente es que casi el 80 por ciento de la masa whole de un cúmulo es materia oscura, que es una sustancia invisible que no emite luz pero que tiene una fuerte influencia gravitacional.Debido a sus enormes tamaños y complicadas composiciones, los cúmulos de galaxias contienen pistas esenciales sobre el universo. Proporcionan a los astrónomos información sobre cómo se acumula la materia, cómo surgen las galaxias y cómo cambian las estructuras cósmicas con el tiempo.
La visión de rayos X de Chandra detecta fuel caliente y actividades ocultas
Uno de los principales contribuyentes a la revelación de los secretos de los cúmulos de galaxias fue el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, que entró en órbita en 1999. Gracias a sus sofisticados detectores, los científicos pueden detectar gases extremadamente calientes, cuyas temperaturas alcanzan decenas de millones de grados. Este fuel, que se encuentra entre las galaxias, mantiene todo el cúmulo bajo management al mostrar las huellas de los acontecimientos pasados que ocurrieron en su inside.De hecho, hay agujeros negros supermasivos en los centros de la mayoría de los cúmulos de galaxias. En el caso de estos agujeros negros, los agujeros negros pueden provocar situaciones en las que se producen explosiones potentes que provocan la liberación de chorros de partículas de alta energía. Estos chorros en su camino hacia el fuel circundante, cuando son forzados, forman grandes burbujas que se expanden hacia afuera, que es el resultado. Además de las burbujas, Chandra también descubrió que los eventos explosivos han creado arcos, anillos, ganchos y patrones en forma de alas. Aunque los modelos de estas formas se ven muy bonitos, no implican que se revele la causa de las formas.
Nueva técnica de rayos X, X-Arithmetic: decodificando las señales
Para resolver este problema, los astrónomos desarrollaron una nueva técnica llamada aritmética X. Este método de procesamiento de imágenes examina los datos de rayos X en mucha mayor medida que los métodos anteriores. En lugar de simplemente considerar las apariencias de las estructuras, la aritmética X en realidad especifica su base física.El método implica dividir los datos de rayos X en dos grupos de bandas de menor y mayor energía. Detectan el proceso de creación de una determinada estructura buscando aquella cuya fuerza podría encontrarse en cualquiera de estos conjuntos. Los científicos tienen diferentes colores para indicar cada característica:
- Rosa para ondas sonoras y frentes de choque débiles.
- Amarillo para burbujas infladas de agujeros negros
- Azul para el fuel que se está enfriando o que se mueve más lentamente.
El uso de estos colores da como resultado un nuevo tipo de mapa que muestra que el cúmulo está formado por diferentes fuerzas.
Los científicos prueban el método en cúmulos de galaxias
El equipo X-arithmetic trabajó en 15 cúmulos de galaxias y grupos de galaxias. En el nuevo conjunto de fotografías, se muestran cinco de los cúmulos más famosos: MS 0735+7421 y el cúmulo de Perseo, y M87 del cúmulo de Virgo en la fila superior y Cygnus A y Abell 2052 en la fila inferior. Todos estos se han observado antes, pero esta es la primera vez que se utiliza la aritmética X en ellos.Al comparar los resultados con las simulaciones por computadora, los investigadores pudieron descubrir cómo fluye la energía en estos enormes sistemas. Esta nueva técnica es instrumental para cerrar la brecha entre los modelos teóricos y los datos observacionales.
Aprender cómo los estallidos de agujeros negros afectan el entorno
Todavía hay mucho misterio en torno al comportamiento de los agujeros negros supermasivos en los cúmulos de galaxias. Los científicos están ansiosos por descubrir cuánta energía descargan estos agujeros negros en el fuel circundante y en qué intervalos ocurren estas erupciones. Este tipo de explosiones tienen un impacto dramático en el cúmulo: son las que impiden que el fuel se enfríe demasiado rápido y ayudan en la regulación del nacimiento de nuevas estrellas.La técnica de la aritmética X está muy por delante en la resolución de este misterio al llevar a los científicos al borde de la comprensión de estos eventos. Al revelar la realidad última de los patrones creados por la actividad de los agujeros negros, lo que a su vez proporciona una visión más lúcida, este método es sin duda una ayuda en la descripción de las fuerzas que determinan los objetos más grandes del universo.
