Chandra encuentra colisión de cúmulos de galaxias en un «CAPRICHO»

Esta imagen muestra Abell 98, un sistema de cúmulos de galaxias que incluye un par en las primeras etapas de una colisión. Los astrónomos han utilizado datos del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA (que se muestran en azul y púrpura con datos ópticos del telescopio WIYN en Kitt Peak en Arizona que aparecen en blanco y rojo) para identificar estructuras clave y buscar materia «perdida» en el Universo.

Este material que falta no es materia oscura, que es invisible, de naturaleza desconocida y que se cree que constituye la mayor parte de la materia del universo, sino materia «normal» que se encuentra en objetos familiares como estrellas, planetas y humanos. Alrededor de un tercio de esta materia que se creó en los primeros mil millones de años después del Big Bang aún no se ha detectado mediante observaciones del universo local, es decir, en regiones a menos de unos pocos miles de millones de años luz de la Tierra.

Los científicos han propuesto que al menos parte de esta masa no contabilizada podría estar escondida en hilos gigantes, o filamentos, de gas cálido a caliente (temperaturas de 10.000 a 10 millones de Kelvin) en el espacio entre galaxias y cúmulos de galaxias. Han llamado a esto el «medio intergaláctico cálido-caliente» o CAPRICHO.

Un equipo de astrónomos examinó los datos de Chandra de Abell 98, que está a unos 1.400 millones de años luz de la Tierra, y dijo que probablemente encontraron evidencia de que este WHIM reside en el espacio entre los dos cúmulos de galaxias. Los datos de Chandra revelan un puente de emisión de rayos X (que se muestra en una versión etiquetada) entre dos de los cúmulos en colisión que contienen gas a una temperatura de unos 20 millones de Kelvin y un gas relativamente más frío con una temperatura de unos 10 millones de Kelvin. Es probable que el gas más caliente en el puente se deba al gas en los dos grupos que se superponen entre sí. La temperatura y la densidad del gas más frío concuerdan con las predicciones para el gas más caliente y denso del WHIM.

Además, los datos de Chandra muestran la presencia de una onda de choque, que es similar al estampido sónico de un avión supersónico. La ubicación de la onda de choque está etiquetada y se identifica por disminuciones repentinas en el brillo de los rayos X y la temperatura del gas, medidos desde el lado norte al lado sur del choque. Esta onda de choque es impulsada y ubicada delante de uno de los cúmulos de galaxias cuando comienza a chocar con otro cúmulo. Esta sería la primera vez que los astrónomos encuentran una onda de choque de este tipo en las primeras etapas de la colisión de un cúmulo de galaxias, antes de que los centros del cúmulo pasen uno junto al otro. Esta onda de choque puede estar directamente relacionada con el descubrimiento del WHIM en Abell 98 porque ha calentado el gas entre los cúmulos a medida que chocan. Esto puede haber elevado la temperatura del gas en el filamento WHIM, que se estima que contiene unos 400 mil millones de veces la masa del Sol, lo suficientemente alto como para ser detectado con los datos de Chandra.

Un artículo que describe este resultado por Arnab Sarkar et al fue publicado en The Astrophysical Journal Letters y está disponible en https://arxiv.org/abs/2208.03401.