Colosales colisiones vinculadas a la ciencia del sistema solar

Una imagen compuesta etiquetada de Abell 2146, un par de cúmulos de galaxias en colisión. - X-RAY: NASA/CXC/UNIV. OF NOTTINGHAM/H. RUSSELL ET

   MADRID, 7 Jun. (EUROPA PRESS) -

   Un nuevo estudio muestra una profunda conexión entre algunos de los eventos más grandes y energéticos del universo y otros mucho más pequeños y débiles impulsados por nuestro propio Sol.

   Los resultados provienen de una larga observación con el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA de Abell 2146, un par de cúmulos de galaxias en colisión ubicados a unos 2.800 millones de años luz de la Tierra. El nuevo estudio fue dirigido por Helen Russell de la Escuela de Física y Astronomía de la Universidad de Nottingham.

   Los cúmulos de galaxias contienen cientos de galaxias y enormes cantidades de gas caliente y materia oscura y se encuentran entre las estructuras más grandes del universo. Las colisiones entre cúmulos de galaxias liberan enormes cantidades de energía como nunca antes se ha visto desde el Big Bang y proporcionan a los científicos laboratorios de física que no están disponibles aquí en la Tierra.

   En la imagen compuesta (arriba) de Abell 2146, los datos de rayos X de Chandra (púrpura) muestran gas caliente, y los datos ópticos del Telescopio Subaru muestran galaxias (roja y blanca). Un grupo (etiquetado como n.º 2) se mueve hacia la parte inferior izquierda en la dirección que se muestra y atraviesa el otro grupo (n.º 1). El gas caliente en el primero está expulsando una onda de choque, como un estampido sónico generado por un chorro supersónico, mientras choca con el gas caliente en el otro grupo.

   La onda de choque tiene una longitud de aproximadamente 1,6 millones de años luz y se ve más fácilmente en una versión de la imagen de rayos X que ha sido procesada para enfatizar las características nítidas.

   También están etiquetados el núcleo central de gas caliente en el grupo n.° 2 y la cola de gas que ha dejado atrás. Se ve una segunda onda de choque de tamaño similar detrás de la colisión. Este tipo de características, denominadas "shock ascendente", surgen de la compleja interacción del gas despojado del cúmulo que cae y el gas del cúmulo circundante. También se etiqueta la galaxia más brillante y masiva de cada cúmulo.

   Las ondas de choque como las generadas por un chorro supersónico son choques de colisión, que implican colisiones directas entre partículas. En la atmósfera de la Tierra cerca del nivel del mar, las partículas de gas normalmente viajan solo alrededor de 4 millonésimas de pulgada antes de chocar con otra partícula.

   Por el contrario, en los cúmulos de galaxias y en el viento solar (corrientes de partículas expulsadas del Sol), las colisiones directas entre partículas ocurren muy raramente como para producir ondas de choque porque el gas es muy difuso, con una densidad increíblemente baja. Por ejemplo, en los cúmulos de galaxias, las partículas normalmente deben viajar entre 30.000 y 50.000 años luz antes de colisionar. En cambio, los choques en estos entornos cósmicos son "sin colisiones", generados por interacciones entre partículas cargadas y campos magnéticos.

   Chandra observó Abell 2146 durante un total de aproximadamente 23 días, lo que proporcionó la imagen de rayos X más profunda obtenida hasta ahora de frentes de choque en un cúmulo de galaxias. Los dos frentes de choque en Abell 2146 se encuentran entre los frentes de choque más brillantes y claros conocidos entre los cúmulos de galaxias.

   Russell comentó en un comunicado que detectó por primera vez estos frentes de choque en una breve observación anterior de Chandra cuando era estudiante de doctorado. "Fue un descubrimiento emocionante y un viaje fantástico a esta profunda observación heredada que revela la estructura de choque detallada".

   Usando estos poderosos datos, Russell y su equipo estudiaron la temperatura del gas detrás de las ondas de choque en Abell 2146. Demostraron que los electrones han sido calentados principalmente por la compresión del gas por el choque, un efecto como el que se ve en el viento solar. El resto del calentamiento se produjo por colisiones entre partículas. Debido a que el gas es tan difuso, este calentamiento adicional tuvo lugar lentamente, durante unos 200 millones de años.

   Chandra crea imágenes tan nítidas que en realidad puede medir cuántos movimientos de gas aleatorios están desdibujando el frente de choque que, según la teoría, se espera que sea mucho más estrecho. Para este grupo, miden movimientos de gas aleatorios de alrededor de 650.000 millas por hora.

   Las ondas de choque sin colisión son importantes en varios otros campos de investigación. Por ejemplo, la radiación producida por los choques en el viento solar puede afectar negativamente la operación de la nave espacial, así como la seguridad de los humanos en el espacio.

   The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ha aceptado un artículo que describe estos resultados.