Detectan una insólita emisión de radio entre dos cúmulos de galaxias

A mil millones de años luz, dos cúmulos de galaxias se encuentran en un lento proceso de colisión. Ahora, por primera vez, las observaciones han revelado una peculiar corriente de ondas de radio que une ambos cúmulos, como un hilo tendido entre cuentas galácticas.

Esta corriente de ondas de radio abarca más de nueve millones de años luz y traza uno de los filamentos de la denominada red cósmica, la estructura que se cree que describe la organización a gran escala del universo.

Aunque los astrónomos han sido capaces de observar la infinidad de galaxias y cúmulos de galaxias que componen los nudos de esta red cósmica, observar los hilos que conectan las galaxias no es tarea fácil. La nueva imagen, que muestra una corriente de plasma entre los cúmulos de galaxias Abell 0399 y Abell 0401, es la primera observación de este tipo.

«La emisión de radio que conecta los cúmulos nunca se había observado antes», afirma Federica Govoni, del Instituto Nacional de Astrofísica de Italia, que describió la observación en la revista Science. Pero ahora que se ha logrado, el descubrimiento podría ayudar a los astrónomos a comprender el universo en su máxima escala.

Hilos oscuros

Se cree que el cosmos es una filigrana uniforme, con grandes vacíos entre hilos nudosos y retorcidos de galaxias y agrupaciones colosales de galaxias ubicadas en las intersecciones de dichos hilos. Hasta ahora, los astrónomos han observado principalmente las cuentas de esta red cósmica, es decir, los cúmulos. Estos enormes cúmulos de galaxias, que pueden llegar a tener hasta mil integrantes, están unidos por la gravedad.

Los cúmulos de galaxias, llenos de gas caliente, materia oscura densa y estrellas ardientes, son observables en la totalidad del espectro electromagnético, es decir, que los astrónomos pueden distinguir sus características en longitudes de onda visibles, infrarrojas, de rayos X, de rayos gamma y de radio. Ya se han observado extraños halos de ondas de radio en los núcleos de algunos cúmulos, entre ellos Abell 0399 y Abell 0401.

Pero el espacio entre dichos cúmulos, denominado espacio intergaláctico, está poco poblado y es oscuro. Esto dificulta la observación de cualquier objeto tan lejano: el gran cúmulo de galaxias más cercano fuera de nuestro Grupo Local de galaxias y el vecino cúmulo de Virgo está a 65 millones de años luz.

Con todo, Govoni y sus colegas decidieron observar el espacio que separaba Abell 0399 y Abell 0401. Anteriormente, el satélite Planck había detectado lo que parecía ser un bucle de materia que conectaba ambos cúmulos, una observación que, según cuenta Govoni, le picó la curiosidad e hizo que se preguntara si los campos magnéticos podrían extenderse más allá de los propios cúmulos.

Puertas abiertas

Actualmente, estos dos cúmulos se encuentran en las etapas iniciales de fusión. A unos 9,8 millones de años luz de distancia, están destinados a colisionar y formar un supercúmulo. Pero, por ahora, se dedican a agitar y perturbar el espacio intergaláctico, lanzando ondas de choque, líneas de fuerza y partículas al vacío que comparten.

Lo que Govoni y su equipo observaron son los efectos de dichas perturbaciones, empleando una red de radiotelescopios europea denominada LOFAR (Low-Frequency Array).

LOFAR detectó las ondas de radio emitidas por los electrones que viajan casi a la velocidad de la luz. Estas ondas, denominadas emisión de sincrotrón, son producidas por los veloces electrones que se mueven en espiral alrededor de los campos magnéticos. Es probable que dichas corrientes de radio sean habituales en toda la red cósmica, pero según Govoni, la mayoría se encuentran más allá de los límites de detección de los telescopios actuales.

«La señal detectada en este estudio es de un factor hasta cien veces más brillante que algunas predicciones teóricas para la emisión de la red sincrotrón», afirma la astrónoma Tracy Clarke, del Laboratorio de Investigación Naval de Estados Unidos. «Esto es probable porque está ampliada en esta región, entre estos cúmulos en proceso de colisión».

La corriente, que abarca una distancia inmensa, plantea incógnitas sobre cómo puede producirse la emisión de sincrotrón en un área tan grande, ya que los científicos no están del todo seguros de cómo los electrones pueden acelerar perpetuamente a casi la velocidad de la luz a lo largo de dicha inmensidad.

«Esto abre una nueva serie de puertas para empezar a explorar cosas como la distribución de partículas en los filamentos, la fuerza del campo magnético —y quizá su origen—, así como los procesos de aceleración o reaceleración que obran dentro de los filamentos», afirma Clarke.

Este artículo se publicó originalmente en inglés en nationalgeographic.com.