Los astrónomos han descubierto un cúmulo de galaxias excepcionalmente caliente y denso, SPT2349-56, que se formó sólo 1.400 millones de años después del Big Bang. Este hallazgo desafía los modelos actuales de evolución de cúmulos de galaxias, lo que sugiere que estas estructuras pueden desarrollarse mucho más rápidamente de lo que se pensaba anteriormente. El cúmulo contiene más de 30 galaxias agrupadas en un espacio relativamente pequeño (unos 500.000 años luz de diámetro) y cuenta con una temperatura inusualmente alta para su edad.
Calentamiento inesperadamente rápido
La anomalía clave radica en el calor extremo del medio intracúmulo : el gas caliente que llena el espacio entre las galaxias dentro del cúmulo. Los científicos esperaban que este gas tardara miles de millones de años en alcanzar las temperaturas observadas en los cúmulos maduros, a menudo decenas o cientos de millones de grados Celsius. Sin embargo, el medio intragrupo de SPT2349-56 está al menos cinco veces más caliente de lo previsto, lo que indica que el proceso de calentamiento se produjo mucho más rápido de lo esperado.
Este calentamiento probablemente sea impulsado por agujeros negros supermasivos que residen dentro de las galaxias del cúmulo, que bombean energía a su entorno. El descubrimiento implica que estos agujeros negros ya eran muy activos e influyentes en la configuración de la evolución del cúmulo mucho antes en la historia cósmica. La temperatura del cúmulo se midió utilizando el efecto Sunyaev-Zeldovich, que detecta el aumento de energía dado al calor sobrante del Big Bang (radiación CMB) cuando interactúa con el gas caliente.
Un cambio en la comprensión de la formación de conglomerados
Se han encontrado otros cúmulos de galaxias tempranos, como z660D (descubierto en 2019) y A2744z7p9OD (identificado por JWST en 2023), pero se clasificaron como protocúmulos. Los protocúmulos aún no están completamente unidos gravitacionalmente, lo que significa que no se han asentado en un estado estable. Los modelos actuales predicen que se necesitan miles de millones de años para que los protocúmulos colapsen y calienten su medio intracúmulo a las temperaturas observadas en los cúmulos maduros. SPT2349-56 desafía esta expectativa, sugiriendo que nuestra comprensión de la formación de cúmulos es incompleta.
La formación estelar hiperactiva impulsa el crecimiento
Las galaxias del cúmulo están formando estrellas a un ritmo asombroso: cinco mil veces más rápido que la Vía Láctea. Esta intensa formación estelar, junto con los agujeros negros activos y la atmósfera sobrecalentada, crea un entorno único que desafía las teorías existentes. El tamaño compacto de SPT2349-56 (aproximadamente del mismo tamaño que el halo de materia oscura de la Vía Láctea) sugiere que las galaxias que contiene seguirán creciendo rápidamente.
“Queremos descubrir cómo interactúan la intensa formación estelar, los agujeros negros activos y esta atmósfera sobrecalentada, y qué nos dice esto sobre cómo se formaron los cúmulos de galaxias actuales”, afirmó Zhou.
El descubrimiento plantea cuestiones críticas sobre la interacción entre la formación de estrellas, la actividad de los agujeros negros y el rápido calentamiento del medio intracúmulo en el universo primitivo. Una mayor investigación sobre SPT2349-56 y sistemas similares podría reescribir nuestra comprensión de cómo se forman y evolucionan los cúmulos de galaxias.
