Los racimos de galaxias son grandes bloques constituyentes del cosmos. Estas gigantescas estructuras contienen de cientos a miles galaxias y, menos visible pero igualmente interesante, una cantidad adicional de “materia oscura” cuyo origen aún desafía a los astrónomos, alcanzando así una masa total de miles de millones de veces la masa de nuestro Sol.

El comparativamente cercano Racimo de Coma, por ejemplo, contiene miles de galaxias y mide más de 20 millones de años luz de diámetro. Otro bien conocido ejemplo es el Racimo de Virgo, a una distancia de unos 50 millones de años luz, y que a pesar de estar tan lejos se extiende por más de 10 grados de nuestro cielo.

Los racimos de galaxias se forman en las regiones más densas del universo. Trazan perfectamente la columna vertebral de las estructuras de gran escala en el cosmos, de la misma forma en que los faros delinean las líneas de la costa. Por éso, su estudio nos cuenta sobre el entretejido del enorme espacio en que vivimos.

El Relevamiento REFLEX

En la aplicación de esta idea, un equipo de astrónomos europeos, liderados por Hans Böhringer y Peter Schuecker (MPE, Garching, Alemania), Luigi Guzzo (INAF, Milán, Italia), Chris A. Collins (JMU, Liverpool, Inglaterra), se ha embarcado en un estudio de diez años de estas estructuras monstruosas, intentando localizar las más masivos de ellas.

Dado que aproximadamente un quinto de la masa ópticamente visible de un racimo se encuentra en la forma de un gas difuso muy caliente, a una temperatura del orden de varias decenas de millones de grados, estos conglomerados de galaxias generan una poderosa emisión de rayos-X. Por lo tanto, son mejor localizados por medio de los satélites de rayos-X.

Así, para este estudio fundamental, los astrónomos comenzaron seleccionando objetos candidatos utilizando los datos del Atlas del Cielo de Rayos-X compilados por la misión de relevamiento satelital alemana ROSAT. Pero esto fue solamente el principio, y luego siguió un montón de trabajo tedioso en la identificación de estos objetos en luz visible y en la medición de su distancia (es decir, su desplazamiento al rojo).

La determinación del desplazamiento al rojo se realizó con las observaciones de varios telescopios del Observatorio ESO de La Silla en Chile, de 1992 a 1999. Los objetos más brillantes fueron examinados con los telescopios ESO 1,5 m y ESO/MPG 2,2 m, mientras que para los objetos más distantes y tenues se utilizó el telescopio ESO 3,6 m.

Este programa de 12 años de duración es conocido por los astrónomos como el Relevamiento REFLEX (ROSAT-ESO Flux Limited X-ray = Flujo Limitado de Rayos-X ROSAT-ESO) de Racimos. Ha concluido ahora con la publicación de un catálogo único que detalla las características de los 447 racimos de galaxias más brillantes en rayos-X del cielo austral. Más de la mitad de ellos fueron descubiertos durante este relevamiento.

Restringiendo el Contenido de Materia Oscura

Los racimos de galaxias no se encuentran distribuidos uniformemente en el universo. Por el contrario, tienden a conglomerarse en estructuras aún más grandes, los “súper-racimos”. Así, desde estrellas que se reúnen en galaxias, hasta galaxias que se congregan en racimos, y racimos que se acumulan en súper-racimos, el cosmos muestra una estructuración en todas las escalas, desde las más pequeñas hasta las más grandes. Todo esto es una reliquia de la muy temprana época formativa del universo, el así llamado “período inflacionario”. En ese momento, apenas una minúscula fracción de segundo después del Big Bang, las diminutas fluctuaciones de densidad fueron ampliadas, y a lo largo de los siguientes eones, dieron nacimiento a estas estructuras mucho más grandes. 

A causa de la relación entre las primeras fluctuaciones y las gigantescas estructuras que se observan ahora, el catálogo único REFLEX (el mayor de su clase) permite a los astrónomos poner restricciones considerables a los contenidos del universo, y en particular a la cantidad de materia oscura que se cree lo integra. Lo que es bastante interesante, estas restricciones son totalmente independientes de todos los otros métodos utilizados para afirmar la existencia de materia oscura, tales como el estudio de las supernovas muy distantes, o el análisis del Fondo Cósmico de Microondas. De hecho, el nuevo estudio REFLEX es altamente complementario de estos otros métodos antes mencionados.

El equipo REFLEX concluye que la densidad media del universo se encuentra en el orden de 0,27 a 0,43 veces de la “densidad crítica”, proporcionando la más fuerte restricción de este valor hasta la fecha. Cuando se lo combina con los últimos estudios de las supernovas, el resultado REFLEX implica que, cualquiera que sea la naturaleza de la energía oscura, se aproxima mucho a la constante cosmológica de Einstein.

Un Rompecabezas Gigantesco

El catálogo REFLEX servirá también para otros muchos propósitos útiles. Con él, los astrónomos serán capaces de comprender mejor los procesos detallados que contribuyen al calentamiento del gas en estos racimos. Será también posible estudiar el efecto del medioambiente del racimo en cada galaxia individual. Más aún, el catálogo es un buen punto de comienzo para la búsqueda de lentes gravitatorias gigantes, en las cuales un racimo actúe como un lente magnificador enorme que permita efectivamente la observación de los objetos más tenues y remotos, que de otra forma escapan a la detección de los telescopios del presente.

Pero, como dice Hans Böhringer: “Quizás la ventaja más importante de este catálogo es que las propiedades de cada racimo pueden ser comparadas con la muestra general. Esta es la meta principal de los relevamientos: la unión de las piezas de un rompecabezas gigantesco para construir una vista más grande, donde entonces cada pieza alcance un significado nuevo y más comprensivo.

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