Un equipo de astrónomos ha informado del descubrimiento de una estructura que se cree que es un "protocúmulo" de galaxias en camino de convertirse en un supercúmulo de galaxias.

Ubicado a 11.000 millones de años luz de la Tierra, las observaciones muestran el protocúmulo tal como apareció cuando el universo tenía 3.000 millones de años, durante una época en la que las estrellas se producían a tasas más altas en ciertas regiones del cosmos.

Incluso a las galaxias no les gusta estar solas. Si bien los astrónomos saben desde hace un tiempo que las galaxias tienden a congregarse en grupos y cúmulos, el proceso de pasar de la formación a los grupos relacionados sigue siendo una cuestión abierta en cosmología.

En un artículo publicado en Astronomy & Astrophysics, un equipo internacional de astrónomos informa sobre el descubrimiento de objetos que parecen ser una acumulación emergente de galaxias en proceso de formación, conocida como protocúmulo.

"Este descubrimiento es un paso importante para alcanzar nuestro objetivo final: comprender el conjunto de cúmulos de galaxias, las estructuras más masivas que existen en el universo", dijo en un comunicado Brenda Frye, profesora asociada de astronomía en el Observatorio Steward de la Universidad de Arizona y co-autor del estudio.

Para citar un análogo local, la Vía Láctea, la galaxia que alberga nuestro sistema solar, pertenece a un cúmulo de galaxias conocido como Grupo Local, que a su vez es parte del supercúmulo de Virgo. Pero, ¿cómo era un supercúmulo como Virgo hace 11.000 millones de años?

"Todavía sabemos muy poco sobre los protoglúmulos, en parte porque son tan débiles, demasiado débiles para ser detectados por luz óptica", dijo Frye. Al mismo tiempo, se sabe que irradian intensamente en otras longitudes de onda, como la submilimétrica ".

Descubierto inicialmente por el telescopio Planck de la Agencia Espacial Europea como parte de un estudio de todo el cielo, este protocúmulo apareció de manera prominente en la región del infrarrojo lejano del espectro electromagnético. Examinando una muestra de más de 2.000 objetos candidatos, estructuras que podrían estar en proceso de convertirse en grupos, los investigadores encontraron un protocúmulo designado como PHz G237.01 + 42.50, o G237 para abreviar. Las observaciones parecían prometedoras, pero para confirmar su identidad se requerían observaciones de seguimiento con otros telescopios.

Dirigido por Mari Polletta en el Instituto Nacional de Astrofísica, o INAF en Milán, Italia, el equipo realizó las observaciones utilizando la potencia combinada del Gran Telescopio Binocular en Arizona, que es administrado por la Universidad de Arizona, y el Telescopio Subaru en Japón. Como resultado de este estudio combinado, el equipo identificó 63 galaxias pertenecientes al protocolo G237.

"Se puede pensar en los protocúmulos de galaxias como G237 como un astillero de galaxias en el que se están ensamblando galaxias masivas, sólo que esta estructura existía en un momento en que el universo tenía 3.000 millones de años", dijo Frye. "Al mismo tiempo, la genealogía puede estar más cerca de lo que piensas. Debido a que el universo es homogéneo y el mismo en todas las direcciones, creemos que la Vía Láctea puede haberse acoplado en un nodo de protocúmulo similar a G237 cuando era muy joven".

Al principio, las observaciones de G237 implicaron una tasa total de formación de estrellas que era irrealmente alta, y el equipo luchó por dar sentido a los datos. El protocúmulo G237 parecía estar formando estrellas a un ritmo 10.000 veces mayor que el de la Vía Láctea, señalan los autores. A ese ritmo, se espera que el protocúmulo utilice rápidamente su combustible estelar y posteriormente se establezca en un sistema complejo similar al supercúmulo de Virgo.

"Cada una de las 63 galaxias descubiertas hasta ahora en G237 era como una fábrica de estrellas a toda marcha", dijo Frye. "Es como si las galaxias estuvieran trabajando horas extras para ensamblar estrellas. La tasa de producción era insostenible. Como tal, se espera que las cadenas de suministro se rompan en un futuro cercano, y de una manera que cierre permanentemente el astillero de galaxias".

Estos altos rendimientos solo pueden mantenerse mediante una inyección continua de combustible, que para las estrellas es gas hidrógeno. Frye dijo que el resultado requería una cadena de suministro eficiente e ininterrumpida que absorbiera cantidades excesivamente grandes de gas fresco para alimentar las fábricas de formación de estrellas. "No sabemos de dónde venía ese gas", dijo.

Más tarde, el equipo descubrió que parte de la señal provenía de galaxias no relacionadas con el protograma, pero incluso después de que se eliminaron las señales irrelevantes, la tasa total de formación de estrellas se mantuvo alta, al menos mil masas solares por año, según Poletta. A modo de comparación, la Vía Láctea produce aproximadamente una masa solar cada año.

"La imagen que hemos reunido ahora es la de un astillero de galaxias exitoso que está trabajando con alta eficiencia para ensamblar galaxias y las estrellas dentro de ellas y tiene un suministro de energía que es más sostenible", dijo Frye.