
Un cúmulo de galaxias , o un grupo de galaxias , es una estructura que consta de cientos a miles de galaxias que están unidas por la gravedad , [ 1 ] con masas típicas que van desde10 14 a10 15 masas solares ( M ☉ ). Los cúmulos consisten en galaxias, gas caliente y materia oscura. [ 2 ] Son las estructuras ligadas gravitacionalmente más grandes conocidas en el universo . [ 3 ] Se creía que eran las estructuras más grandes conocidas en el universo hasta la década de 1980, cuando se descubrieron los supercúmulos . [ 4 ] Los agregados pequeños de galaxias se denominan grupos de galaxias en lugar de cúmulos de galaxias. Juntos, los grupos de galaxias y los cúmulos forman supercúmulos.
Propiedades básicas

Los cúmulos de galaxias suelen tener las siguientes propiedades:
- Contienen entre 100 y 1000 galaxias, gas caliente emisor de rayos X y grandes cantidades de materia oscura . [ 2 ] Los detalles se describen en la sección "Composición".
- Tienen masas totales de entre 10¹⁴ y 10¹⁵ masas solares .
- Suelen tener diámetros de entre 1 y 5 Mpc (véase 10²³ m para comparaciones de distancias).
- La dispersión de velocidades para las galaxias individuales es de aproximadamente 800–1000 km/s.
Composición
Los cúmulos de galaxias tienen tres componentes principales. Las galaxias en sí mismas constituyen solo una pequeña fracción de los cúmulos, aunque son el único componente que podemos detectar en el espectro visible . El gas caliente del medio intracúmulo (MIC) tiene una temperatura máxima de entre 30 y 100 millones de grados Celsius. [ 2 ] La materia oscura constituye la mayor parte de la masa de los cúmulos de galaxias, pero no se puede detectar ópticamente. [ 4 ]
Formación y evolución de clústeres
A medida que se forman los cúmulos de galaxias, se liberan enormes cantidades de energía debido a las ondas de choque, el calentamiento del gas y las interacciones entre galaxias. [ 4 ] El gas choca con el material existente, lo que genera ondas de choque que lo calientan a decenas de millones de grados y producen emisiones de rayos X. [ 6 ] La evolución de las galaxias dentro del cúmulo está regida por las interacciones entre galaxias, como las fusiones de galaxias y el desprendimiento de gas.
Clasificación
Existen muchos sistemas de clasificación para cúmulos de galaxias, basados en características como la simetría de la forma, la luminosidad de rayos X y el tipo de galaxia dominante. [ 7 ] La clasificación de Bautz-Morgan divide los cúmulos en tipos I, II y III según el brillo relativo de sus galaxias: el tipo I presenta el mayor contraste y el tipo III el menor. [ 8 ] [ 9 ]
Como instrumentos de medición
Desplazamiento al rojo gravitacional
Radek Wojtak, del Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague, utilizó cúmulos de galaxias para poner a prueba las predicciones de la relatividad general : la pérdida de energía de la luz que escapa de un campo gravitatorio. Los fotones emitidos desde el centro de un cúmulo de galaxias deberían perder más energía que los fotones provenientes del borde del cúmulo, ya que la gravedad es más intensa en el centro. La luz emitida desde el centro de un cúmulo tiene una longitud de onda mayor que la luz proveniente del borde. Este efecto se conoce como corrimiento al rojo gravitacional . Utilizando datos recopilados de 8000 cúmulos de galaxias, Wojtak pudo estudiar las propiedades del corrimiento al rojo gravitacional para la distribución de galaxias en los cúmulos. Descubrió que la luz de los cúmulos se corrigía al rojo en proporción a la distancia desde el centro del cúmulo, tal como predice la relatividad general. El resultado también respalda firmemente el modelo Lambda-Materia Oscura Fría del Universo, según el cual la mayor parte del cosmos está compuesta de materia oscura que no interactúa con la materia. [ 10 ]
Lentes gravitacionales
Los cúmulos de galaxias también se utilizan por su fuerte potencial gravitatorio como lentes gravitatorias para aumentar el alcance de los telescopios. [ 11 ] El efecto de lente gravitatoria que proporcionan estos cúmulos permite la observación de galaxias distantes durante sus primeras etapas que de otro modo no podrían detectarse. [ 12 ] La distorsión gravitatoria del espacio-tiempo ocurre cerca de los cúmulos de galaxias masivos y curva la trayectoria de los fotones para crear una lupa cósmica. Esto puede hacerse con fotones de cualquier longitud de onda, desde la banda óptica hasta la de rayos X. Esta última es más difícil, porque los cúmulos de galaxias emiten muchos rayos X. [ 13 ] Sin embargo, la emisión de rayos X aún puede detectarse al combinar datos de rayos X con datos ópticos. Un caso particular es el uso del cúmulo de galaxias Phoenix para observar una galaxia enana en sus primeras etapas de alta energía de formación estelar. [ 14 ]
Cúmulos de galaxias notables

Entre los cúmulos de galaxias notables del universo relativamente cercano se encuentran el Cúmulo de Virgo , el Cúmulo de Fornax , el Cúmulo de Hércules y el Cúmulo de Coma . Una agregación muy grande de galaxias conocida como el Gran Atractor , dominada por el Cúmulo de Norma , es lo suficientemente masiva como para afectar la expansión local del Universo . Entre los cúmulos de galaxias notables del universo distante y de alto corrimiento al rojo se encuentran SPT-CL J0546-5345 y SPT-CL J2106-5844 , los cúmulos de galaxias más masivos encontrados en el Universo temprano. En las últimas décadas, también se ha descubierto que son sitios relevantes de aceleración de partículas, una característica que se ha descubierto al observar emisiones de radio difusas no térmicas, como halos de radio y relictos de radio . Utilizando el Observatorio de Rayos X Chandra , también se han encontrado estructuras como frentes fríos y ondas de choque en muchos cúmulos de galaxias.
En el universo primitivo
Los datos de observación combinados del Telescopio Espacial James Webb y el Observatorio de Rayos X Chandra para un cúmulo de galaxias precursor o protocúmulo , JADES-ID1 , sugieren que el universo se expandió y estaba formando cúmulos de galaxias muy temprano en la evolución del universo. [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]
Galería
Imágenes
Cúmulo de galaxias SPT-CL J0615-5746 . [ 27 ]
Cúmulo de galaxias RXC J0232.2-4420 . [ 28 ]
El cúmulo de galaxias RXC J0032.1+1808 forma parte del programa RELICS . [ 29 ]
El cúmulo de galaxias masivo PSZ2 G138.61-10.84 se encuentra a unos seis mil millones de años luz de distancia. [ 30 ]
Abell 2537 es útil para investigar fenómenos cósmicos como la materia oscura y la energía oscura. [ 32 ]
Abell 1300 actúa como una lente, curvando el tejido mismo del espacio a su alrededor. [ 33 ]
Cúmulo de galaxias WHL J24.3324-8.477. [ 34 ]
La galaxia de fondo ha sido distorsionada gravitacionalmente por el cúmulo de galaxias intermedio. [ 35 ]
Imagen de " Smiley " – cúmulo de galaxias (SDSS J1038+4849) y lente gravitacional (un anillo de Einstein ) ( HST ). [ 36 ]
Cúmulo de galaxias SpARCS1049 fotografiado por Spitzer y el Telescopio Espacial Hubble. [ 37 ]
El cúmulo de galaxias MOO J1142+1527 fue descubierto por el programa MaDCoWS.
Ampliando el universo distante a través de MACS J0454.1-0300 . [ 38 ]
La turbulencia puede impedir que los cúmulos de galaxias se enfríen; ilustrado: Cúmulo de Perseo y Cúmulo de Virgo ( rayos X de Chandra ).
Imagen de MACS0416.1-2403 tomada por el HST
Imagen del cúmulo de galaxias Abell 2813 (también conocido como ACO 2813) tomada por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA.
Un conjunto de galaxias: el cúmulo de galaxias ACO S 295
Destello de lente cósmico
El Hubble detecta tres imágenes de una supernova distante.
Un cúmulo de galaxias masivo llamado WHL0137-08
Cúmulo de galaxias conocido como "El Gordo"
Observación desde el Telescopio Espacial James Webb del cúmulo de galaxias masivo RX J2129. [ 39 ]
Imágenes adicionales de la galería de la NASA:
https://openverse.org/image/ecc037aa-784a-47e6-bc35-b7564b6f5dfc?q=galaxy+clusters&p=10
https://openverse.org/image/9b87e249-569b-43c4-a3b8-e5246e05373d?q=galaxy+clusters&p=3
https://openverse.org/image/b093531f-9254-4e49-9e74-a26b5a452acd?q=galaxy+clusters&p=17 [ 40 ]
Vídeos
- Vídeo: Formación del cúmulo de galaxias MRC 1138-262 (concepto artístico).
Véase también
Referencias
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- cúmulos de galaxias
- Tipos de agrupaciones