En cúmulos gigantes de cientos o miles de galaxias, innumerables estrellas vagan entre las galaxias como almas perdidas, emitiendo una neblina fantasmal de luz. Estas estrellas no están ligadas gravitacionalmente a ninguna galaxia en un cúmulo.
La pregunta persistente para los astrónomos ha sido: ¿cómo se dispersaron tanto las estrellas por todo el cúmulo en primer lugar? Varias teorías en competencia incluyen la posibilidad de que las estrellas fueron despojadas de las galaxias de un cúmulo, o fueron arrojadas después de fusiones de galaxias, o estuvieron presentes al principio de los años formativos de un cúmulo hace muchos miles de millones de años.
Un reciente estudio infrarrojo del Telescopio Espacial Hubble de la NASA, que buscó esta llamada «luz intracúmulo», arroja nueva luz sobre el misterio. Las nuevas observaciones del Hubble sugieren que estas estrellas han estado vagando durante miles de millones de años, y no son producto de una actividad dinámica más reciente dentro de un cúmulo de galaxias que las despojaría de las galaxias normales.
La encuesta incluyó 10 cúmulos de galaxias tan lejanos como casi 10 mil millones de años luz. Estas mediciones deben hacerse desde el espacio porque la tenue luz intracúmulo es 10.000 veces más tenue que el cielo nocturno visto desde el suelo.
La encuesta revela que la fracción de la luz intracúmulo en relación con la luz total en el cúmulo permanece constante, mirando miles de millones de años atrás en el tiempo. «Esto significa que estas estrellas ya estaban sin hogar en las primeras etapas de la formación del cúmulo», dijo James Jee de la Universidad de Yonsei en Seúl, Corea del Sur. Sus resultados se publican en la edición del 5 de enero de la revista Nature.
Las estrellas pueden dispersarse fuera de su lugar de nacimiento galáctico cuando una galaxia se mueve a través de material gaseoso en el espacio entre galaxias, a medida que orbita el centro del cúmulo. En el proceso, el arrastre empuja el gas y el polvo fuera de la galaxia. Sin embargo, basándose en la nueva encuesta del Hubble, Jee descarta este mecanismo como la causa principal de la producción de estrellas intracúmulo. Esto se debe a que la fracción de luz intracluster aumentaría con el tiempo hasta el presente si la extracción es la acción principal. Pero ese no es el caso en los nuevos datos del Hubble, que muestran una fracción constante durante miles de millones de años.
«No sabemos exactamente qué los dejó sin hogar. Las teorías actuales no pueden explicar nuestros resultados, pero de alguna manera se produjeron en grandes cantidades en el universo temprano«, dijo Jee. «En sus primeros años de formación, las galaxias podrían haber sido bastante pequeñas y sangraron estrellas con bastante facilidad debido a un agarre gravitacional más débil».
«Si descubrimos el origen de las estrellas intracúmulo, nos ayudará a comprender la historia del ensamblaje de todo un cúmulo de galaxias, y pueden servir como trazadores visibles de la materia oscura que envuelve el cúmulo», dijo Hyungjin Joo de la Universidad de Yonsei, el primer autor del artículo. La materia oscura es el andamiaje invisible del universo, que mantiene unidas las galaxias y los cúmulos de galaxias.
Si las estrellas errantes se produjeran a través de un juego de pinball comparativamente reciente entre galaxias, no tendrían tiempo suficiente para dispersarse por todo el campo gravitatorio del cúmulo y, por lo tanto, no rastrearían la distribución de la materia oscura del cúmulo. Pero si las estrellas nacieron en los primeros años del cúmulo, se habrán dispersado completamente por todo el cúmulo. Esto permitiría a los astrónomos utilizar las estrellas caprichosas para trazar la distribución de la materia oscura en todo el cúmulo.
Esta técnica es nueva y complementaria al método tradicional de mapeo de materia oscura al medir cómo todo el cúmulo deforma la luz de los objetos de fondo debido a un fenómeno llamado lente gravitacional.
La luz intracúmulo fue detectada por primera vez en el cúmulo de galaxias Coma en 1951 por Fritz Zwicky, quien informó que uno de sus descubrimientos más interesantes fue observar la materia intergaláctica luminosa y débil en el cúmulo. Debido a que el cúmulo de Coma, que contiene al menos 1.000 galaxias, es uno de los cúmulos más cercanos a la Tierra (330 millones de años luz), Zwicky fue capaz de detectar la luz fantasma incluso con un modesto telescopio de 18 pulgadas.
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