Resuelto el misterio de cómo los cúmulos galácticos se mantienen calientes
El cúmulo de Centauro revela por primera vez flujos de gas caliente en su núcleo, lo que evidencia la existencia de colisiones cósmicas que mantienen su temperatura. Este descubrimiento, logrado con el satélite XRISM, resuelve un misterio astronómico y redefine nuestra comprensión de la evolución del universo.
Por Enrique Coperías
Recreación artística del centro del cúmulo de Centauro. El color azul muestra un vasto flujo de gas caliente; el blanco, galaxias; y el marrón rojizo, gas frío. Cortesía: JAXA
La misión de Espectroscopía e Imágenes de Rayos X (XRISM), un telescopio espacial de rayos X de la Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial (JAXA), ha descubierto flujos de gas caliente en el núcleo del cúmulo de Centauro. Este es una agrupación de centenares de galaxias situada en la constelación de Centauro, a aproximadamente 170 millones de años luz de la Tierra.
Centáuro es uno de los cúmulos más cercanos y estudiados por los astrónomos, debido a su compleja estructura y sus características únicas. En su núcleo se encuentra la galaxia elíptica NGC 4696, rodeada por una intrincada red de filamentos de gas caliente y materia interestelar.
También conocido como Abell 3526, el cúmulo de Centauro está compuesto por cientos de galaxias y es conocido por su emisión intensa de rayos X, generada por el medio intracúmulo (ICM), un vasto gas ionizado que llena el espacio entre las galaxias. Estudios recientes, como los que ahora se han llevado a cabo con el satélite XRISM, han confirmado la presencia de flujos de gas caliente en su núcleo.
Evidencia de las colisiones entre cúmulos galácticos
Al comparar mediciones avanzadas de rayos X del satélite XRISM con simulaciones numéricas, los astrónomos han podido demostrar que la presencia de estas corrientes gaseosas es una evidencia de las colisiones entre cúmulos de galaxias, que provocan que el gas caliente en su interior se agite.
Este descubrimiento resuelve el antiguo misterio astronómico de cómo los núcleos de los cúmulos galácticos permanecen calientes y arroja luz sobre la evolución del universo.
Durante mucho tiempo, los astrónomos han teorizado sobre cómo las fuerzas gravitacionales entre galaxias y cúmulos galácticos —colosales ensamblajes cósmicos unidos por la materia oscura— impulsan su crecimiento a través de fusiones y colisiones galácticas. Sin embargo, hasta ahora, la evidencia científica directa de este proceso ha sido limitada.
Salpicaduras intergalácticas de gas caliente. Las colisiones entre cúmulos generan un efecto de chapoteo para el medio intracumular, lo que provoca grandes flujos de gas que hacen que el contenido de los cúmulos oscile. Cortesía: JAXA
Gases a 310 kilómetros por segundo
La colaboración internacional XRISM ha observado el cúmulo de Centauro con el satélite XRISM, lanzado en 2023 por la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA). Su espectrómetro de última generación, llamado Resolve, cuenta con una tecnología innovadora de espectroscopia de precisión, lo que permite la identificación exacta de las velocidades del gas.
Al analizar el núcleo del cúmulo de Centauro, incluida la galaxia central NGC 4696, los investigadores descubrieron por primera vez un flujo masivo de gas caliente desplazándose a entre 130 y 310 kilómetros por segundo en la línea de visión desde la Tierra. También lograron crear un mapa de velocidades del gas, que muestra cómo varía la velocidad en diferentes ubicaciones alejadas del centro.
Comparando estos datos astronómicos con simulaciones espaciales, un equipo liderado por el profesor Yutaka Fujita, de la Universidad Metropolitana de Tokio, y el profesor asociado Kosuke Sato, de la Organización de Investigación de Aceleradores de Alta Energía, encontró que estos movimientos son consistentes con la agitación del gas caliente, también conocido como medio intracúmulo (ICM), causada por colisiones con otros cúmulos galácticos.
Transporte de la energía cósmica
Esta es la primera evidencia directa de este tipo de agitación cósmica, que, dicho sea de paso, validando una teoría largamente sostenida sobre la evolución del universo. Y no solo esto: el hallazgo también resuelve un enigma astronómico que traía de cabeza a los científicos: cómo el gas caliente emisor de rayos X logra mantener su temperatura.
Teóricamente, esta intensa radiación cósmica debería provocar una pérdida de energía, lo que llevaría al enfriamiento del gas, un fenómeno conocido como enfriamiento radiativo. La escala de tiempo en la que este enfriamiento debería ocurrir es menor que la edad del cúmulo, pero las observaciones espaciales han sugerido que, de alguna manera, el gas interestelar logra mantenerse caliente.
Estos nuevos descubrimientos astronómicos, que se recogen en la revista Nature, ofrecen una solución científica a este problema. Si el gas en el núcleo del cúmulo puede agitarse, involucrando flujos masivos de gas que se desplazan de un lado a otro alrededor del centro galáctico, la energía cósmica puede transportarse a través de un proceso de mezcla, que mantiene el gas caliente y las emisiones de rayos X brillantes.
Estas mediciones espaciales de alta precisión representan un avance significativo en astrofísica y en nuestra comprensión de la formación y evolución de cúmulos galácticos. Con varios años aún por delante en la misión XRISM, el mundo de la astrofísica espera con entusiasmo nuevos descubrimientos espaciales sobre la naturaleza cambiante del universo.
Información facilitada por la Universidad Metropolitana de Tokio
Fuente: XRISM collaboration. The bulk motion of gas in the core of the Centaurus galaxy cluster. Nature (2025). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-024-08561-z
