Los ‘panqueques’ Intergalácticos Se Rompen En Una Niebla Cósmica [Video]

Encontrar una niebla cósmica dentro de panqueques intergalácticos destrozados

Esta animación muestra la temperatura del gas en el IGM, mirando a través de la hoja entre los dos halos principales. Los colores rojos son gas caliente, mientras que los colores azules son gas frío. Es visible una onda de choque que se mueve sobre la hoja en formación, lo que hace que la hoja se rompa, produciendo una mezcla multifásica de gas frío y caliente con morfología granular.

Para comprender la materia más común del universo, y las cosas extraordinarias que le suceden, un equipo de astrónomos dirigido por Yale se sumergió profundamente en la niebla cósmica.

Aprendieron nuevos e intrigantes detalles sobre la dinámica de los bariones, la colección de partículas subatómicas (incluidos protones y neutrones) que explica gran parte de la materia visible en el universo. La mayoría de los bariones residen en el medio intergaláctico (IGM), que es el espacio entre las galaxias donde la materia no está ligada ni arrastrada por los sistemas circundantes.

En un nuevo estudio, el asociado postdoctoral de Yale Nir Mandelker y el profesor Frank C. van den Bosch informan sobre la simulación más detallada jamás realizada de un gran parche del IGM. Por primera vez, pudieron ver cómo las densas y frías nubes de gas en el IGM se organizan y reaccionan dentro de “láminas” o “panqueques” de materia mucho más grandes en la inmensidad del espacio.

Los hallazgos, Ruptura de láminas cósmicas debido a inestabilidades térmicas: un canal de formación para sistemas de límites de Lyman libres de metales, aparecen en Astrophysical Journal Letters .

Los investigadores han intentado durante años reconstruir las estructuras y propiedades del IGM, en parte para probar el modelo estándar de Big Bang cosmología, que predice que el 80% -90% de los bariones están en el IGM, pero también para investigar el papel crucial del IGM como fuente de combustible del universo.

“La razón por la que las galaxias pueden formar estrellas continuamente es porque el gas fresco fluye hacia las galaxias desde el IGM”, dijo Mandelker, autor principal del estudio. “Está claro que las galaxias se quedarían sin gas en muy poco tiempo si no acumularan gas fresco del IGM”.

Sin embargo, detectar el gas del IGM ha sido sumamente difícil. A diferencia de las galaxias, que brillan intensamente a la luz de las estrellas, el gas en el IGM casi nunca es lo suficientemente luminoso como para detectarlo directamente. En cambio, debe estudiarse indirectamente, mediante la absorción de la luz de fondo. Dichos estudios de absorción permiten a los investigadores conocer la densidad y la composición química de las nubes de gas; en particular, pueden descubrir si la formación de estrellas en galaxias cercanas ha contaminado el gas con metales (elementos más pesados ​​que el helio).

Con su nueva simulación, el equipo de Yale aprendió bastante, incluidas las nuevas propiedades de las hojas de bariones antes mencionadas.

“Estas son distribuciones aplanadas de materia, conocidas como ‘panqueques’, que se extienden a lo largo de muchos millones de años luz de diámetro”, dijo van den Bosch. “Descubrimos que, en lugar de distribuirse suavemente, el gas de estos panqueques se rompe en lo que parece una ‘niebla cósmica’ formada por nubes diminutas y discretas de gas relativamente frío y denso”.

Se pensaba que esas densas nubes de gas se formaban solo en áreas del espacio cercanas a las galaxias, donde el gas es naturalmente más denso. Pero la nueva simulación muestra que también pueden condensarse a partir del IGM de baja densidad. Los investigadores dijeron que el fenómeno ocurre de forma natural, como resultado de una inestabilidad provocada por el enfriamiento eficiente del gas.

Esta animación muestra la temperatura del gas en el IGM, mirando a través de la hoja entre los dos halos principales. Los colores rojos son gas caliente, mientras que los colores azules son gas frío. Es visible una onda de choque que se mueve sobre la hoja en formación, lo que hace que la hoja se rompa, produciendo una mezcla multifásica de gas frío y caliente con morfología granular.

Otro aspecto de esta niebla cósmica, basada en la simulación de Yale, es que es prístina; está demasiado lejos de cualquier galaxia para estar contaminada con metales. Según Mandelker, esto es significativo porque explica las recientes y desconcertantes observaciones de densas nubes libres de metales a grandes distancias de las galaxias. Los astrónomos no pudieron explicar este fenómeno, pero la nueva simulación sugiere que su presencia puede ser simplemente el resultado de un proceso natural.

“Nuestro trabajo destaca la importancia de resolver adecuadamente las propiedades del gas en el IGM, que a menudo se descuida en favor de una mejor resolución de las galaxias centrales”, dijo Mandelker. “Ha sido muy difícil entender cómo el gas en el IGM podría llegar a ser tan denso y ópticamente grueso, especialmente cuando las generaciones anteriores de simulaciones cosmológicas no revelaron ningún gas tan denso en el IGM”.

Mandelker es un becario postdoctoral Tschira en un programa colaborativo en astrofísica operado por Yale y el Instituto de Estudios Teóricos de Heidelberg (HITS). Los investigadores principales del programa son van den Bosch y Volker Springel de HITS, quien es coautor del nuevo estudio. Freeke van de Voort, del Instituto Max Planck de Astrofísica, también es coautor del estudio.

La investigación fue apoyada por la Fundación Klauss Tschira a través del Programa HITS Yale en Astrofísica y una subvención de NASA .

Imagen: Universidad de Yale

Añadir un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *