Herschel y Planck encuentran el eslabón perdido de la evolución de los cúmulos de galaxias

Las galaxias como la nuestra, con sus 100.000 millones de estrellas, no están aisladas. En el Universo actual, 13.800 millones de años después del Big Bang, la mayoría de las galaxias se encuentran agrupadas en densos cúmulos de decenas, cientos o incluso miles de ellas.Sin embargo, estas agrupaciones no han existido siempre. Una de las grandes preguntas de la cosmología moderna es determinar cómo se formaron unas estructuras tan grandes en el Universo primitivo.Comprender cuándo y cómo se formaron estos cúmulos nos ayudaría a comprender mejor su proceso de evolución, y el papel que jugó la materia negra en la ordenación de estas metrópolis cósmicas.Al combinar el potencial de Herschel con el de Planck, los astrónomos han descubierto objetos en el Universo remoto, que emitieron la luz que vemos ahora 3.000 años después del Big Bang, que podrían ser los precursores de los cúmulos de galaxias actuales.

La misión Planck tenía como objetivo generar un mapa de alta precisión del fondo cósmico de microondas, la radiación ‘fósil’ del Big Bang. Para ello este satélite escaneó todo el firmamento en nueve frecuencias diferentes, desde el infrarrojo lejano a las ondas de radio, y aisló las interferencias provocadas por las galaxias y los objetos que se encontraban en primer plano.Sin embargo, las emisiones de estas fuentes en primer plano pueden ser de gran importancia para otros campos de la astronomía, y fue precisamente en los datos recogidos por Planck en las longitudes de onda más cortas donde los astrónomos han descubierto 234 fuentes brillantes cuyas características sugieren que se encontraban en el remoto Universo primitivo.Herschel observó estos mismos objetos en las longitudes de onda que van desde el infrarrojo lejano a las ondas submilimétricas, con mucha más sensibilidad y resolución angular que Planck.Herschel desveló que la gran mayoría de las fuentes descubiertas por Planck concordaban con densas concentraciones de galaxias en el Universo primitivo, y que además presentaban una intensa actividad de formación de estrellas.

Cada una de estas jóvenes galaxias estaba convirtiendo sus depósitos de polvo y gas en nuevas estrellas, a un ritmo de entre unos cientos y 1.500 masas solares anuales. En comparación, la tasa media de producción de estrellas en la Vía Láctea actual es de una masa como la de nuestro Sol cada año.Aunque los astrónomos todavía no hayan determinado de forma concluyente las edades y las luminosidades de muchas de estas concentraciones remotas de galaxias, hasta la fecha constituyen las mejores candidatas a ‘protocúmulos’ – los precursores de los grandes cúmulos de galaxias maduras que pueblan el Universo actual.“Ya se habían encontrado indicios de la existencia de este tipo de objetos en los datos de Herschel y de otros telescopios, pero la capacidad de Planck para escanear todo el firmamento ha revelado muchos más candidatos para este estudio”, explica Hervé Dole, del Instituto de Astrofísica Espacial de Orsay y científico principal del análisis publicado ayer en Astronomy & Astrophysics.“Todavía tenemos mucho que aprender sobre esta nueva población, lo que requerirá seguir estudiándola con otros observatorios, pero pensamos que son un eslabón perdido en la formación de las estructuras cosmológicas”.

“Estamos preparando un extenso catálogo de posibles protocúmulos detectados por Planck, que nos debería ayudar a identificar muchos más de estos objetos”, añade Ludovic Montier, investigador del CNRS en el Instituto de Investigación en Astrofísica y Planetología de Toulouse y científico principal del catálogo de Planck de fuentes candidatas con un alto corrimiento al rojo, que está a punto de ser distribuido a la comunidad científica.“Este emocionante descubrimiento ha sido posible gracias a la sinergia entre Herschel y Planck: al cubrir todo el firmamento, los datos de Planck han permitido identificar estos objetos inusuales, y Herschel fue capaz de analizarlos con un mayor nivel de detalle”, explica Göran Pilbratt, científico del proyecto Herschel para la ESA.“Estos dos observatorios espaciales terminaron sus observaciones científicas en 2013, pero sus inmensos archivos de datos permitirán seguir realizando nuevos descubrimientos sobre el cosmos durante los próximos años”.

Nota a los Editores

“High-redshift infrared galaxy overdensity candidates and lensed sources discovered by Planck and confirmed by Herschel-SPIRE”, es un estudio de la Colaboración Planck.Planck estudió el firmamento en nueve frecuencias entre los 30 y los 857 GHz. Los posibles protocúmulos descubiertos en este estudio fueron detectados en los canales a 857 GHz, 545 GHz y 353 GHz. Herschel observó estas mismas fuentes con su instrumento SPIRE en las longitudes de onda de las 250, 350 y 500 micras. Los canales de SPIRE a 350 y 500 micras se corresponden con los de Planck a 857 y 545 GHz.La Colaboración Científica de Planck está formada por todos los científicos que han contribuido al desarrollo de la misión y que han participado en el análisis científico de sus datos durante el periodo propietario. Estos científicos son miembros de uno o más de los siguientes cuatro consorcios: el Consorcio LFI, el Consorcio HFI, el Consorcio DK-Planck y la Oficina de Ciencia de Planck de la ESA. Los dos Centros europeos de Procesamiento de los Datos de Planck están ubicados en París, Francia, y en Trieste, Italia. El consorcio LFI está liderado por N. Mandolesi, de la Agencia Espacial Italiana (adjunto: M. Bersanelli, Universidad de Milán, Italia), y fue el responsable del desarrollo y de las operaciones del instrumento LFI. El consorcio HFI está dirigido por J.L. Puget, del Instituto de Astrofísica Espacial de Orsay, Francia (adjunto: F. Bouchet, Instituto de Astrofísica de París, Francia), y fue el responsable del desarrollo y de las operaciones de HFI.Para más información:Markus BauerESA Science and Robotic Exploration Communication OfficerTel: +31 71 565 6799; +34 91 8131 199Mob: +31 61 594 3954Email: Markus.Bauer@esa.intHervé DoleInstitut d’Astrophysique Spatiale (CNRS & Univ. Paris-Sud) and Institut Universitaire de France Orsay, FranceTel: +33 1 69 85 85 72Email: Herve.Dole@ias.u-psud.frLudovic MontierInstitut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (CNRS & Univ. Paul Sabatier Toulouse III), Toulouse, FranceTel: +33 5 61 55 65 51Email: Ludovic.Montier@irap.omp.euJan TauberESA Planck Project ScientistTel: +31 71 565 5342Email: Jan.Tauber@esa.intGöran PilbrattESA Herschel Project ScientistTel: +31 71 565 3621Email: gpilbratt@cosmos.esa.int