Astrofísica

Los filamentos cósmicos son como el cementerio de los elefantes para las galaxias

Determinan su evolución y las acogen en las últimas etapas de sus vidas

Cúmulo galáctivo Abell 370, localizado aproximadamente a 6 mil millones de años luz de la Tierra.

Cúmulo galáctivo Abell 370, localizado aproximadamente a 6 mil millones de años luz de la Tierra. / GRANTECAN/IAC

EPFL/T21

Los filamentos cósmicos que dan forma al universo son como el cementerio de los elefantes para las galaxias: no solo determinan su evolución desde que nacen hasta que forman cúmulos, sino que también son el lugar donde llegan al final de sus vidas.

La forma de las galaxias y cómo evolucionan depende de una red de filamentos cosmológicos que recorren el Universo, según una nueva investigación internacional liderada por el Laboratorio de Astrofísica de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL).

En todo el Universo, las galaxias se distribuyen a lo largo y ancho de lo que se llama la red cósmica, una red compleja de filamentos formada por materia ordinaria y oscura.

Cuando esos filamentos se cruzan, tienden a formarse cúmulos de galaxias, colecciones de cientos o incluso de miles de galaxias, unidas entre sí por la fuerza de la gravedad.

Así se han formado los cúmulos más grandes y densos del Universo, que han sido objeto de muchas investigaciones por parte de los astrofísicos. Pero aún no se comprende bien cómo contribuyen los filamentos cosmológicos a la evolución galáctica.

Empezamos por Virgo

La nueva investigación, dirigida Pascale Jablonka y Gianluca Castignani, examinó el vasto entorno que rodea a Virgo, un cúmulo representativo en el Universo local, para averiguar más cosas sobre los filamentos cósmicos y las galaxias.

Virgo es un buen sitio para profundizar en esta relación: contiene unas 1.500 galaxias y se encuentra a unos 65 millones de años luz de distancia de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea.

Los científicos analizaron las propiedades de las galaxias ubicadas alrededor del cúmulo de Virgo, en una región que abarca 12 veces el radio del cúmulo principal.

Este estudio, el más grande sobre este tema realizado hasta la fecha, cubre una muestra de unas 7.000 galaxias, incluidas 250 que son lo suficientemente grandes como para que los científicos puedan estimar con precisión su contenido de gas, y especialmente, la cantidad de hidrógeno atómico frío y denso de los que las estrellas están hechas.

Cambios significativos

Al combinar los nuevos datos que recopilaron en el entorno de Virgo, con las mediciones obtenidas por investigaciones previas, los científicos descubrieron que las propiedades de las galaxias, es decir, su forma, tasa de formación de estrellas, contenido de gas y la edad, así como el contenido de metal de sus estrellas, cambian claramente a medida que avanzan, desde posiciones más aisladas hacia los filamentos cósmicos, y a continuación hacia los cúmulos de galaxias.

Por lo tanto, concluyen los investigadores, los filamentos parecen servir como un entorno de transición en el que las galaxias se procesan previamente antes de caer en un cúmulo.

Cuando caen en los cúmulos, la formación de estrellas se ralentiza o incluso se detiene por completo. Además, las formas elípticas aparecen con mayor frecuencia y hay menos hidrógeno atómico y molecular, lo que indica que las galaxias están llegando al final de su vida activa.

Cementerio de elefantes

Eso significa que los filamentos cósmicos representan en el universo el equivalente en la Tierra al mito del cementerio de los elefantes, donde se creía que iban a pasar sus últimos días estos gigantes moribundos: los filamentos también acogen a las galaxias en las últimas etapas de sus vidas.

Los científicos observaron al respecto que la evolución de una galaxia a lo largo de su ciclo de vida corresponde a la densidad de los filamentos cósmicos: a mayor densidad de filamentos, menos posibilidades tienen las galaxias de producir nuevas estrellas, claro indicio del declive de su ciclo de vida.

Estos hallazgos abren nuevas vías de investigación sobre teorías futuras que puedan explicar mejor la formación de galaxias y cómo evolucionan junto con los principales cuerpos cósmicos.

Filamentos cósmicos

Los filamentos galácticos que rigen la evolución de las galaxias son hilos extraordinariamente largos de gas caliente que conectan y rodean galaxias y cúmulos de galaxias en todo el universo.

Esos filamentos intergalácticos forman la así llamada red cósmica, la estructura conocida del universo: comenzó a formarse poco después del Big Bang, hace 13.800 millones de años.

Las galaxias, en contra de lo que podría parecer, no se distribuyeron aleatoriamente a lo largo y ancho del universo, sino que la mayoría se reunieron en grupos que dieron forma a los filamentos galácticos.

Esos filamentos contienen millones de galaxias separadas entre sí que tienden a acumularse en los nodos de la red, el lugar en el que se concentran los grandes cúmulos y supercúmulos de galaxias.

Con longitudes de cientos de millones de años luz, los filamentos galácticos son algunas de las estructuras más grandes conocidas del Universo. Ahora sabemos que también determinan la evolución de las galaxias y que las acogen cuando se encaminan hacia su destino final.

Referencias

Processing of gas in cosmological filaments around Virgo cluster. G. Castignani et al. Astronomy & Astrophysics, December 2021. DOI:https://doi.org/10.1051/0004-6361/202040141

Catalog and First Results on the Effect of Filaments on galaxy properties. G. Castignani et al.  Astrophysical Journal, September 2021. arXiv:2110.13797 [astro-ph.GA] (Preprint)