Cúmulos de galaxias MOO J1014+0038 (izquierda) y SPT-CL J2106-5844 (derecha). El color azul, agregado artificialmente en base a datos del Telescopio Espacial Hubble, muestra la luz de las estrellas errantes.
Van a la deriva en el universo “como almas perdidas”, según la NASA.
Y la luz que emiten es tan tenue que la agencia espacial estadounidense la describe como “una neblina fantasmal”.
Hablamos de estrellas, pero a diferencia de las más conocidas, no viven en una galaxia.
estas estrellas deambulan por cúmulos que incluyen miles de galaxias. Y lo han hecho durante miles de millones de años, según un nuevo estudio que utiliza imágenes del Telescopio Espacial Hubble.
Pero, ¿cómo fue que las estrellas errantes fueron arrancadas de sus hogares originales?
Estudiar estas “almas perdidas” es clave, según la astrónoma española Mireia Montes, del Instituto de Astrofísica de Canarias.
Montes investiga la tenue luz emitida por las estrellas errantes, llamada luz intracúmulo.
Y como le explicó a BBC Mundo, este tenue resplandor puede revelar no solo la estructura de los cúmulos de galaxias, sino también la naturaleza de uno de los objetos más misteriosos del universo: la materia oscura.
¿Qué son las estrellas errantes?
“En los cúmulos de galaxias, que son las estructuras más grandes unidas por la gravedad, las galaxias, que pueden ser de cientos a miles, están en un espacio astronómicamente pequeño”, dijo Montes.
El científico explicó que al estar tan juntas, las galaxias interactúan gravitacionalmente entre sí y en esas interacciones algunas estrellas de estas galaxias son arrancadas de sus hogares y acaban habitando el espacio intergaláctico.
Montes compara estas interacciones con las fuerzas de marea entre la Tierra y la Luna.
“La Tierra, al sentir esta fuerza de marea, no se nota mucho excepto porque el mar sube. Pero en el caso de las galaxias, que no son sólidas, estas fuerzas empiezan a sacar estrellas de estas galaxias”.
Tiempo extraordinario, las interacciones crean una luz muy difusa, que es lo que llamamos luz intracluster.
“Lo veo un poco, salvando la brecha, como cuando escribes en una pizarra con tiza. Ese polvo se va soltando poco a poco gracias al roce de la tiza con la pizarra”.
Imagen de la luz intracúmulo del cúmulo SMACS-J0723.3-7327 obtenida con la cámara NIRCAM a bordo del Telescopio Espacial James Webb y procesada por Mireia Montes e Ignacio Trujillo del Instituto de Astrofísica de Canarias. Las galaxias se destacan en color y la tenue luz entre las galaxias (en blanco y negro).
La tenue luz de las estrellas errantes
Las estrellas errantes son en su mayoría similares a nuestro Sol, explicó Montes.
Pero debido a que están tan dispersos, su brillo es muy tenue, alrededor de un 1% o menos que el brillo del cielo más oscuro que tenemos en la Tierra.
“Si vamos a un observatorio profesional, como los de Chile o Canarias, el cielo es el más oscuro ya que siempre tratamos de evitar la contaminación lumínica”.
“¡Bueno, imagina que esta luz es el 1% o menos de ese cielo oscuro!”
El nuevo estudio que utilizó datos del Hubble se centró en 10 cúmulos de galaxias ubicados a una distancia de casi 10 mil millones de años luz.
La investigación reveló que la fracción de lumen intracluster en relación con el lumen total del cluster se ha mantenido constante durante miles de millones de años.
Y esto significa que “estas estrellas ya no tenían hogar en las primeras etapas de formación de cúmulos“, según uno de los autores del estudio, James Jee, de la Universidad de Yonsei en Seúl, Corea del Sur.
La astrónoma Mireia Montes, del Instituto de Astrofísica de Canarias, utiliza imágenes muy profundas del universo para investigar la formación y evolución de las galaxias y buscar pistas sobre la misteriosa materia oscura.
Lo que revela esta luz sobre la materia oscura
El astrónomo explicó que estudiar las propiedades de la luz intracúmulo, así como la edad de las estrellas y la cantidad de metales que contienen, brinda información sobre la historia del cúmulo.
“Lo que estudiamos en el cielo es muy estático, solo tenemos fotos en ese momento de lo que le está pasando al objeto que estamos estudiando”.
“En cambio, al estudiar este lumen intracumular Es como tener un documento del pasado del clúster.“, agregó.
La luz intracúmulo también ofrece pistas sobre la misteriosa materia oscura.
Este material, que según estimaciones constituye aproximadamente una cuarta parte de toda la materia en el cosmosno se puede observar directamente porque no absorbe, refleja ni emite luz.
Pero los científicos saben que existe por los efectos que produce en los objetos que se pueden observar.
En 1997, una imagen del Hubble reveló cómo la luz de un cúmulo de galaxias distante se doblaba al pasar por otro cúmulo frente a él, un efecto conocido como lente gravitacional.
Los científicos estimaron que la masa del cúmulo en el primer plano de la imagen debe ser 250 veces mayor que la de la materia visible en el cúmulo para desviar la luz de esa manera, y creen que la materia oscura explica esa masa inexplicable.
Clúster SDSS J1038+4849 capturado por Hubble. En lo que parece una cara sonriente en el centro de la imagen, los dos “ojos” son galaxias muy brillantes y la “sonrisa” es un arco de luz causado por lentes gravitacionales. El grupo distorsiona y desvía la luz de los objetos detrás de él.
El telescopio espacial Hubble captura la luz visible y una parte de las ondas de luz ultravioleta e infrarroja.
En el caso de las estrellas errantes, Montes y otros autores demostraron en 2019 que la luz de estas estrellas sigue la distribución de la materia oscura en los cúmulos de galaxias.
“Piensa que estas estrellas no están ligadas a las galaxias, que forman una luz difusa y extendida. Además, están flotando siguiendo la gravedad del cúmulo. En estas estructuras hay unas 300 veces más masa en la materia oscura que en las estrellas.“.
“Es por eso que esta luz es un buen rastreador de la materia oscura, ya que vive en las partes del cúmulo donde domina la materia oscura”.
Esto tiene importantes repercusiones, según el astrónomo.
Imagen del cúmulo Abell 85 obtenida con la cámara Hyper Suprime-Cam del Telescopio Subaru en Mauna Kea (Hawái) y procesada por Mireia Montes et al.
“Por lo general, sabemos cómo se distribuye la masa en los cúmulos porque son lentes gravitacionales. Es decir, deforman e iluminan las cosas detrás de ellos. Es por eso que a menudo se usan para ver el Universo distante, ya que facilitan la visualización de estas galaxias. tan distante”.
“Pero si queremos saber las propiedades reales de estos objetos necesitamos saber cómo es esta lente, el cúmulo de galaxias, y cómo distorsiona la imagen real de la galaxia lejana“.
Esto requiere técnicas más complejas como el modelado y la espectroscopia. Sin embargo, usando luz intracluster solo es necesario “tomar una foto” de estos objetos muy profundos.
Se espera que el telescopio espacial James Webb permita grandes avances en el estudio de la tenue luz intracúmulo.
Montes señaló que todavía hay muchas cosas que no sabemos sobre la luz intracumular: cómo evoluciona con el tiempo, cómo se relaciona la masa del cúmulo con la cantidad de esta luz”.
Otra interrogante, agregó el científico, es cómo se relaciona la distribución de masas en los cúmulos de galaxias con la naturaleza misma de la materia oscura.
Se espera que el telescopio espacial James Webb, cuyas primeras imágenes se publicaron en julio de 2022, permita grandes avances en el estudio de la luz intracúmulo.
“Creemos que James Webb va a ser revolucionario en muchos aspectos de la astronomía, y en este caso en la luz intracúmulo.“, explicó Montes a BBC Mundo.
El telescopio James Webb es más grande que el Hubble y, por lo tanto, es más eficiente para observar objetos más débiles porque puede recolectar más luz en menos tiempo, dijo el astrónomo.
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