Observatorio Rubin revelará el misterio de las estrellas expulsadas de sus galaxias

Las galaxias, como nuestra Vía Láctea, son conjuntos de miles de millones de estrellas unidas entre sí por la gravedad. En algunas oportunidades, las galaxias se agrupan en cúmulos que contienen cientos o incluso miles de galaxias. Estos cúmulos galácticos son los objetos más grandes del Universo que están unidos por su propia gravedad y toman miles de millones de años en formarse y en modificarse. Esas escalas de tiempo hacen difícil poder observar su evolución desde nuestra posición en el espacio y el tiempo. Sin embargo, hay una manera de leer la historia de los cúmulos galácticos a través de un cuenta cuentos cósmico muy particular: la población de estrellas que han sido expulsadas de sus galaxias anfitrionas y que se hallan esparcidas entremedio de los espacios que hay entre las galaxias de los cúmulos. Estas estrellas emiten una luz muy tenue llamada luz intracúmulo, que es al menos mil veces más difusa que la noche con el cielo más oscuro que podamos percibir con nuestros ojos. Este tipo de luz ha estado casi completamente oculta para los telescopios y cámaras actuales, porque es extremadamente débil. Pero con los datos de la próxima Investigación del Espacio Tiempo como Legado para la Posteridad (LSST) del Observatorio Vera C. Rubin, que comenzará en 2025, los científicos serán capaces de observar esta luz extremadamente difusa como nunca antes. 

El Observatorio Rubin está financiado de forma conjunta por la Fundación Nacional de los Estados Unidos (NSF por sus siglas en inglés) y por el Departamento de Energía del mismo país (DOE). Rubin es un Programa de NSF de NOIRLab, de Observatorio AURA, y del Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC, que van a operar Rubin de forma conjunta. 

Durante millones de años, a medida que las galaxias chocan y se fusionan, la luz intracúmulo forma un “registro fósil” de las interacciones dinámicas experimentadas por un cúmulo galáctico, proporcionando información crucial sobre la historia del sistema de cúmulos y del Universo a gran escala.

“Las estrellas expulsadas de sus galaxias terminan poblando el espacio que hay entre las galaxias de un cúmulo. Esas estrellas son como el polvo que se desprende de un trozo de tiza al pasarla por un pizarrón”, explicó Mireia Montes, investigadora del Instituto de Astrofísica de Canarias y miembro de la Colaboración Científica de Rubin/LSST Galaxies. "Cuando podamos rastrear el polvo de la tiza estelar con Rubin, esperamos ser capaces de leer las palabras en el pizarrón de los cúmulos galácticos", agregó.

No se sabe muy bien cuál es la cantidad de estrellas de este tipo y su distribución en los cúmulos, porque la luz intracúmulo ha sido muy difícil de estudiar hasta ahora. “Hay tanto que no sabemos sobre la luz intracúmulo, pero el poder de Rubin es tal que nos va a proporcionar un montón de cúmulos galácticos que podremos explorar”, destacó Montes.

Además de entregar pistas sobre la historia de los cúmulos galácticos, los científicos podrán utilizar la luz intracúmulo para obtener más información sobre una elusiva sustancia conocida como materia oscura, un material invisible que no emite ni refleja luz, y que se encuentra en grandes concentraciones alrededor de cúmulos de galaxias.

Rubin realizará un mapeo del cielo nocturno del hemisferio sur todas las noches durante 10 años con la cámara digital más grande del mundo, revelando la luz intracúmulo que hasta ahora los astrónomos sólo podían detectar con prolongadas observaciones muy específicas de un solo cúmulo de galaxias a la vez. Durante el transcurso de sus 10 años de escaneo, Rubin tomará millones de imágenes de alta resolución de cúmulos galácticos distantes, de modo que los científicos podrán apilar las imágenes de exposición ultra largas más grandes jamás creadas del cielo del hemisferio sur. Estas brindarán a los científicos una cantidad de cúmulos galácticos con luz intracúmulo detectable mucho más grande que la que se tiene hasta el momento. De este modo, Rubin incrementará el número de cúmulos galácticos que podemos estudiar de un puñado a miles de cúmulos, lo que le permitirá a científicos como Montes analizar el tenue resplandor de la luz intracúmulo a lo largo del Universo.

Desde la evolución de los cúmulos galácticos a la distribución de la materia oscura, la luz intracúmulo guarda importantes pistas sobre la forma en que surgieron las grandes estructuras del Universo. Montes indicó al respecto que la “luz intracúmulo se puede ver como algo muy pequeño e insignificante, pero tiene un montón de implicaciones, ya que complementa lo que ya sabemos y abre nuevas ventanas a la historia de nuestro Universo”, concluyó.

El Observatorio Rubin es una iniciativa conjunta de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) y del Departamento de Energía (DOE), ambos de los Estados Unidos. Su misión principal consiste en llevar a cabo la Investigación del Espacio-Tiempo como Legado para la Posteridad (LSST), proporcionando un conjunto de datos sin precedentes para la investigación científica que respaldan ambas agencias. Rubin es operado en conjunto por NOIRLab de NSF y por SLAC National Accelerator Laboratory (SLAC). NOIRLab es administrado para NSF por la Association of Universities for Research in Astronomy (AURA) y SLAC es operado para DOE por la Universidad de Stanford. Se agradecen las contribuciones adicionales de varias organizaciones y equipos internacionales.

La Fundación Nacional de Ciencias (NSF) es una agencia federal independiente creada por el Congreso de los Estados Unidos en 1950 para promover el progreso de las ciencias. NSF apoya la investigación y a las personas para crear conocimiento que transforme el futuro.

La Oficina de Ciencias de DOE es el principal patrocinador de las investigación básica en ciencias físicas en los Estados Unidos y trabaja para abordar algunos de los desafíos más apremiantes de nuestra era.

NOIRLab de NSF (Laboratorio Nacional de Investigación en Astronomía Óptica-Infrarroja de NSF), el centro de EE. UU. para la astronomía óptica-infrarroja en tierra, opera el Observatorio internacional Gemini (una instalación de NSF, NRC–Canada, ANID–Chile, MCTIC–Brasil, MINCyT–Argentina y KASI – República de Corea), el Observatorio Nacional de Kitt Peak (KPNO), el Observatorio Interamericano Cerro Tololo (CTIO), el Centro de Datos para la Comunidad Científica (CSDC) y el Observatorio Vera C. Rubin (operado en cooperación con el National Accelerator Laboratory (SLAC) del Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE). Está administrado por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA) en virtud de un acuerdo de cooperación con NSF y tiene su sede en Tucson, Arizona. La comunidad astronómica tiene el honor de tener la oportunidad de realizar investigaciones astronómicas en Iolkam Du’ag (Kitt Peak) en Arizona, en Maunakea, en Hawai‘i, y en Cerro Tololo y Cerro Pachón en Chile. Reconocemos y apreciamos el importante rol cultural y la veneración que estos sitios tienen para la Nación Tohono O’odham, para la comunidad nativa de Hawai‘i y para las comunidades locales en Chile, respectivamente.

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