Para comprender la materia más ordinaria del universo, y las cosas extraordinarias que le suceden, un equipo de astrónomos liderado por Yale se sumergió profundamente en la niebla cósmica.
Aprendieron nuevos detalles interesantes sobre la dinámica de los bariones, la colección de partículas subatómicas incluidos los protones y los neutrones que representan gran parte de la materia visible en el universo. La mayoría de los bariones residen en el medio intergaláctico IGM, que es elespacio entre galaxias donde la materia no está unida ni es arrastrada por los sistemas circundantes.
En un nuevo estudio, el asociado postdoctoral de Yale, Nir Mandelker, y el profesor Frank C. van den Bosch informan sobre la simulación más detallada de un gran parche del IGM. Por primera vez, pudieron ver cuán frío y denso el gaslas nubes en el IGM se organizan y reaccionan dentro de "hojas" o "panqueques" mucho más grandes de materia en la inmensidad del espacio.
Los hallazgos aparecen en el Letras del diario astrofísico .
Los investigadores han intentado durante años reconstruir las estructuras y propiedades de la IGM, en parte para probar el modelo estándar de la cosmología del Big Bang, que predice que el 80% -90% de los bariones están en la IGM, pero también para investigarEl papel crucial del IGM como fuente de combustible del universo.
"La razón por la cual las galaxias pueden formar estrellas continuamente es porque el gas fresco fluye hacia las galaxias desde el IGM", dijo Mandelker, autor principal del estudio. "Está claro que las galaxias se quedarían sin gas en muy poco tiempo sino acumuló gas fresco del IGM "
Sin embargo, detectar el gas del IGM ha sido sumamente difícil. A diferencia de las galaxias, que brillan intensamente a la luz de las estrellas, el gas en el IGM casi nunca es lo suficientemente luminoso como para detectarlo directamente. En cambio, debe estudiarse indirectamente, a través de la absorción de la luz de fondo.Dichos estudios de absorción permiten a los investigadores aprender sobre la densidad y la composición química de las nubes de gas; en particular, pueden descubrir si la formación de estrellas en galaxias cercanas ha contaminado el gas con metales elementos más pesados que el helio.
Con su nueva simulación, el equipo de Yale aprendió bastante, incluidas las nuevas propiedades de las hojas de bariones mencionadas anteriormente.
"Estas son distribuciones planas de materia, conocidas como 'panqueques', que se extienden a lo largo de muchos millones de años luz", dijo van den Bosch. "Descubrimos que, en lugar de distribuirse sin problemas, el gas en estos panqueques se rompe en lo quese asemeja a una 'niebla cósmica' compuesta de nubes pequeñas y discretas de gas relativamente frío y denso ".
Se pensó que tales densas nubes de gas se formaban solo en áreas del espacio cercanas a las galaxias, donde el gas es naturalmente más denso. Pero la nueva simulación muestra que también pueden condensarse a partir de la IGM de baja densidad. Los investigadores dijeron queEl fenómeno ocurre naturalmente, como resultado de una inestabilidad provocada por el enfriamiento eficiente del gas.
Otro aspecto de esta niebla cósmica, basada en la simulación de Yale, es que es prístina; está demasiado lejos de cualquier galaxia para ser contaminada con metales. Según Mandelker, esto es significativo porque explica observaciones recientes y desconcertantes dedensas nubes libres de metales a grandes distancias de las galaxias. Los astrónomos no pudieron explicar este fenómeno, pero la nueva simulación sugiere que su presencia puede ser simplemente el resultado de un proceso natural.
"Nuestro trabajo destaca la importancia de resolver adecuadamente las propiedades del gas en el IGM, que a menudo se descuida a favor de una mejor resolución de las galaxias centrales", dijo Mandelker. "Ha sido muy difícil entender cómo funciona el gas en el IGMposiblemente podría volverse tan denso y ópticamente grueso, especialmente cuando las generaciones anteriores de simulaciones cosmológicas no revelaron ningún gas denso en el IGM ".
Mandelker es becario posdoctoral de Tschira en un programa de colaboración en astrofísica operado por Yale y el Instituto de Estudios Teóricos de Heidelberg HITS. Los investigadores principales del programa son van den Bosch y Volker Springel de HITS, quien es coautordel nuevo estudio. Freeke van de Voort del Instituto Max Planck de Astrofísica también es coautor del estudio.
La investigación fue apoyada por la Fundación Klauss Tschira a través del Programa HITS Yale en Astrofísica y una subvención de la NASA.
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Materiales proporcionados por Universidad de Yale . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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