Observaciones de rayos X revelan características dinámicas del cúmulo de galaxias PLCKG287

Fuente Phys.org

Utilizando el observatorio de rayos X Chandra de la NASA, astrónomos han observado un cúmulo de galaxias masivo y caliente conocido como PLCKG287.0+32.9 (o PLCKG287 para abreviar). Los resultados de la campaña de observación, presentados el 17 de marzo en el servidor de preimpresión de arXiv, ofrecen información importante sobre las propiedades morfológicas y termodinámicas de este cúmulo.

Los cúmulos de galaxias contienen hasta miles de galaxias unidas por la gravedad. Generalmente se forman como resultado de fusiones y crecen mediante la acreción de subcúmulos. Estos procesos brindan una excelente oportunidad para estudiar la materia en condiciones que no se pueden explorar en los laboratorios terrestres. En particular, la fusión de cúmulos de galaxias podría ayudarnos a comprender mejor la física de los frentes de choque y fríos observados en el medio difuso intracúmulo, la aceleración de los rayos cósmicos en los cúmulos y las propiedades de autointeracción de la materia oscura.

PLCKG287, también conocido como PSZ2 G286.98+32.90, es un cúmulo de galaxias con un corrimiento al rojo de 0,38, una masa de aproximadamente 1,37 cuatrillones de masas solares y una temperatura de 13 keV. El cúmulo tiene una luminosidad en rayos X en la banda de 2 a 10 keV de 1,7 cuatrillones de erg/s.

Observaciones previas de PLCKG287 han revelado que alberga dos reliquias de radio simétricas, supuestamente generadas por frentes de choque impulsados ​​por fusiones, y un halo de radio, vinculado a la reaceleración de electrones de rayos cósmicos por turbulencia. Además, el cúmulo está experimentando una o varias fusiones con el eje principal orientado de noroeste a sureste.

Un equipo de astrónomos, dirigido por Myriam Gitti, de la Universidad de Bolonia (Italia), decidió estudiar PLCKG287 con mayor detalle debido a sus peculiares propiedades. Utilizaron el Espectrómetro de Imágenes CCD Avanzado (ACIS) de Chandra para realizar un análisis detallado de este cúmulo en rayos X.

Las observaciones revelaron que PLCKG287 presenta una morfología de rayos X similar a la de un cometa, orientada en dirección noroeste-sureste. El cúmulo parece tener una región central brillante de rayos X, coespacial con el halo gigante de radio conocido. El pico de rayos X está desplazado espacialmente unos 260.000 años luz de la galaxia principal más brillante del cúmulo (BCG), lo que sugiere un estado dinámico alterado.

Al analizar la región central de PLCKG287 (a 4,9 millones de años luz del centro), los astrónomos descubrieron que el cúmulo tiene una temperatura global de aproximadamente 12,73 keV y su luminosidad en rayos X (en la banda de 2-10 keV) es de 1,09 cuatrillones de erg/s. Se calculó que la masa de gas integrada de PLCKG287 es de aproximadamente 0,16 cuatrillones de masas solares, mientras que su masa total se estimó en 1,2 cuatrillones de masas solares.

Además, las observaciones detectaron un frente de choque a una distancia aproximada de 1,27 millones de años luz al noroeste del centro del cúmulo. Este frente de choque se caracteriza por un salto de densidad de 1,43, un número de Mach de 1,29 y una velocidad de aproximadamente 2100 km/s. También se detectó un frente frío en la misma dirección, a unos 962 000 años luz del centro del cúmulo, con un salto de densidad de 1,44.

Por lo tanto, basándose en los resultados, los autores del artículo suponen que PLCKG287 alberga un antiguo núcleo frío y que un evento de calentamiento ha incrementado la temperatura de la región central del cúmulo. Concluyeron que la acción combinada de la fusión y la retroalimentación del núcleo galáctico activo (AGN) central podría explicar el recalentamiento del núcleo frío, el choque a gran escala y el frente frío en PLCKG287.

Referencia

• M. Gitti et al, Deep Chandra observations of PLCKG287.0+32.9: a clear detection of a shock front in a heated former cool core, arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2503.13735