Una ola gigante dos veces el tamaño de la Vía Láctea cruza Perseo

Los cúmulos de galaxias son las estructuras más grandes unidas por la gravedad en el universo actual. De unos 11 millones de años luz de diámetro y situado a unos 240 millones de años luz de distancia, el cúmulo de galaxias de Perseo recibe el nombre de la constelación que lo acoge. Al igual que todos los cúmulos de galaxias, la mayor parte de su materia observable toma la forma de un gas cuya temperatura alcanza decenas de millones de grados de promedio, tan caliente que sólo brilla en rayos-X.

Observaciones realizadas con el telescopio espacial Chandra de la NASA han revelado una variedad de estructuras en ese gas, desde grandes burbujas sopladas por el agujero negro en la galaxia central del cúmulo, NGC 1275, a una enigmática figura cóncava conocida como la «bahía» . «Perseo es uno de los cúmulos cercanos más masivos y el más brillante en rayos X, por lo que los datos del Chandra nos proporcionan un detalle sin precedentes», dice Stephen Walker, del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, responsable de un artículo sobre los hallazgos que aparecerá en la revista Monthly Notices de la Royal Astronomical Society y ya está disponible en internet .

Pero la forma cóncava de la bahía no pudo haberse formado a través de las burbujas lanzadas por el agujero negro. Otra cosa debía provocarla. El radiotelescopio Very Large Array en Nuevo México mostró que la estructura de la bahía no producía emisiones, al contrario de lo que los científicos esperarían si un agujero negro está de por medio. Además, el gas tampoco giraba en la dirección esperada.

Los científicos volvieron a las observaciones de Chandra para investigar más a fondo la bahía. Combinaron un total de 10,4 días de datos de alta resolución con 5,8 días de observaciones de gran angular a energías entre 700 y 7.000 electro-voltios. A modo de comparación, la luz visible tiene energías entre aproximadamente dos y tres electro-voltios. Entonces, los científicos filtraron los datos de Chandra para resaltar los bordes de las estructuras y revelar detalles sutiles.

A continuación, compararon la imagen mejorada de Perseo con simulaciones por ordenador de la fusión de cúmulos de galaxias realizadas en el superordenador Pleiades, operado por la División de Supercomputación Avanzada de la NASA en el Centro de Investigación Ames en Silicon Valley, en California.

Una simulación parecía explicar la formación de la bahía. En ella, el gas en un gran grupo similar al de Perseo se asienta en dos partes, una región central «fría», con temperaturas de alrededor de 30 millones de grados centígrados, y una zona circundante donde el gas es tres veces más caliente. A continuación, un pequeño cúmulo de galaxias que contiene aproximadamente un millar de veces la masa de la Vía Láctea bordea el cúmulo más grande, moviendo su centro unos 650.000 años luz.

El sobrevuelo crea una perturbación gravitacional que mueve el gas como la crema se agita en el café, creando una espiral creciente de gas frío. Después de unos 2.500 millones años, cuando el gas ha alcanzado cerca de 500.000 años-luz del centro, grandes olas se forman y ruedan en su periferia durante cientos de millones de años antes de disiparse.

Estas olas son versiones gigantes de las ondas Kelvin-Helmholtz , provocadas por la diferencia de velocidad entre dos fluidos, como el viento que sopla sobre el agua. Se pueden encontrar en el océano, en formaciones de nubes en la Tierra y otros planetas, en el plasma cerca de la Tierra e incluso en el Sol. «Creemos que la función de la bahía que vemos en Perseo es parte de una onda Kelvin-Helmholtz , tal vez la más grande identificada hasta ahora», dice Walker.