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Gran Atractor

Imagen del Telescopio Espacial Hubble que muestra parte del Cúmulo Norma , incluyendo la galaxia ESO 137-002. El Gran Atractor es una región de atracción gravitatoria intensific...

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Imagen del Telescopio Espacial Hubble que muestra parte del Cúmulo Norma , incluyendo la galaxia ESO 137-002.

El Gran Atractor es una región de atracción gravitatoria intensificada en el universo local . Se ubica en la dirección general del cúmulo Norma y el supercúmulo Hydra-Centaurus , aproximadamente a 150-250  millones de años luz de la Vía Láctea . Su presencia se dedujo a partir de los movimientos peculiares de las galaxias, que se desvían del movimiento esperado únicamente por la expansión del universo .

El término no se refiere a una sola galaxia, cúmulo de galaxias u objeto astronómico compacto. En cambio, describe una amplia concentración de materia y un mínimo asociado en los campos locales de potencial gravitatorio y velocidad. Los primeros modelos le atribuyeron una masa de aproximadamente10 16 masas solares ( M ☉ ) a la región. [ 1 ] Observaciones posteriores indicaron que el movimiento de las galaxias cercanas no puede explicarse solo por la región del Gran Atractor y que estructuras más distantes, en particular el Supercúmulo de Shapley , también contribuyen sustancialmente.

La región es difícil de observar en longitudes de onda visibles porque se encuentra detrás del plano galáctico de la Vía Láctea, dentro de la Zona de Evitación . El polvo, el gas y las estrellas en primer plano ocultan muchas galaxias de fondo en esta parte del cielo. [ 2 ] Por lo tanto, los astrónomos estudian el área utilizando observaciones de rayos X , radio , infrarrojo e hidrógeno neutro, que penetran el material que las oculta con mayor eficacia que la luz visible.

El Gran Atractor se incorporó a la definición del Supercúmulo de Laniakea en 2014. Según esta definición, Laniakea es una cuenca de atracción cuyos flujos galácticos convergen aproximadamente hacia las regiones de Norma y Centauro . [ 3 ] Reconstrucciones más recientes, utilizando el catálogo más extenso Cosmicflows-4, sugieren que Laniakea podría no ser una cuenca independiente, sino formar parte de una cuenca considerablemente mayor asociada a la concentración de Shapley. [ 4 ]

Base observacional

A escalas suficientemente grandes, las galaxias se alejan unas de otras según la ley de Hubble-Lemaître . Sin embargo, sus velocidades de recesión observadas también presentan desviaciones locales de la expansión cósmica uniforme. Estas desviaciones se conocen como velocidades peculiares y resultan principalmente de las interacciones gravitacionales con concentraciones y déficits de materia cercanos.

Los astrónomos estiman la velocidad peculiar de una galaxia comparando su distancia medida de forma independiente con la velocidad de recesión inferida a partir de su corrimiento al rojo . Si una galaxia se mueve más rápido o más lento de lo esperado según el flujo de Hubble, la diferencia proporciona información sobre la distribución de la materia a su alrededor.

Las galaxias en una región de cientos de millones de años luz de ancho muestran movimientos peculiares y coherentes en la dirección del Gran Atractor. Los valores medidos varían con la posición y pueden oscilar entre aproximadamente +700  km/s y −700  km/s con respecto a un modelo de expansión cósmica uniforme. Estos movimientos revelan un amplio campo de velocidades en lugar de una convergencia hacia un único punto.

El movimiento del Grupo Local también está influenciado por regiones de baja densidad. En 2017, los investigadores identificaron una gran región subdensa llamada Repulsor Dipolar , desde la cual parecen divergir los flujos galácticos locales. La influencia gravitacional combinada de estructuras sobredensas en una dirección y regiones subdensas en otra contribuye al movimiento observado de la Vía Láctea y las galaxias cercanas. [ 5 ]

La región del Gran Atractor participa en un flujo a mayor escala hacia la concentración de Shapley. Por lo tanto, no es un destino final fijo para el Grupo Local, sino un componente de una compleja red de filamentos, cúmulos, vacíos y cuencas gravitacionales. [ 6 ] [ 4 ]

Historia

Primeras evidencias de movimiento a gran escala

Durante la década de 1970 surgieron pruebas de que las galaxias cercanas no seguían un flujo de Hubble perfectamente uniforme, como el efecto Rubin-Ford . Las mediciones del fondo cósmico de microondas también revelaron una anisotropía dipolar, lo que indicaba que el Grupo Local se movía con respecto al sistema de referencia cósmico a gran escala.

Durante las décadas de 1970 y principios de 1980, los astrónomos desarrollaron métodos cada vez más precisos para estimar las distancias de las galaxias independientemente del corrimiento al rojo. Entre estos métodos se encontraban la relación de Tully-Fisher para galaxias espirales y las relaciones de escala para galaxias elípticas. Dichas mediciones permitieron distinguir el movimiento causado por la expansión cósmica del movimiento causado por campos gravitatorios locales.

Descubrimiento

El Gran Atractor fue identificado durante la década de 1980 por una colaboración conocida informalmente como los Siete Samuráis : David Burstein, Roger Davies , Alan Dressler , Sandra Faber , Donald Lynden-Bell , Roberto Terlevich y Gary Wegner . [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]

El grupo estudió aproximadamente 400 galaxias elípticas utilizando la relación Dn-sigma , que vincula el tamaño físico de una galaxia elíptica con los movimientos de sus estrellas. Al comparar las estimaciones de distancia con los corrimientos al rojo observados, los investigadores construyeron mapas de las velocidades peculiares de las galaxias. [ 10 ]

El patrón resultante mostró una corriente coherente de galaxias hacia una concentración de masa previamente desconocida. Lynden-Bell y sus colaboradores describieron esta concentración como un nuevo centro supergaláctico. [ 11 ] [ 12 ] Dressler acuñó el nombre de «Gran Atractor», que se popularizó. [ 8 ] [ 7 ]

Los hallazgos iniciales plantearon dudas sobre si los modelos cosmológicos vigentes en aquel entonces podían producir fácilmente movimientos coherentes a escalas tan grandes. Estudios posteriores, mediciones de distancia mejoradas y mapas más completos del universo circundante demostraron que el flujo observado resulta de varias estructuras en lugar de una única concentración aislada. [ 10 ]

Identificación de la región Norma

Las observaciones realizadas durante la década de 1990 y principios de la de 2000 mejoraron el conocimiento de las estructuras ocultas tras la Vía Láctea. Los estudios infrarrojos identificaron galaxias cuya luz visible estaba oscurecida por el polvo galáctico, mientras que las observaciones de radio detectaron la línea de 21 centímetros emitida por el hidrógeno neutro. Los estudios de rayos X fueron particularmente importantes, ya que el gas caliente dentro de los cúmulos de galaxias masivos emite con fuerza en longitudes de onda de rayos X.

Estos estudios identificaron el cúmulo Norma , también conocido como Abell 3627 o ACO 3627, como una de las principales concentraciones de masa cerca del centro de la región del Gran Atractor. [ 1 ] El cúmulo se encuentra aproximadamente a 220 millones de años luz de la Vía Láctea y es uno de los cúmulos de galaxias particularmente masivos más cercanos. [ 13 ]

El cúmulo de Norma contiene cientos de galaxias y una gran cantidad de gas intracúmulo emisor de rayos X. Algunas de sus galaxias están experimentando un proceso de desprendimiento por presión dinámica a medida que se mueven a través del denso gas del cúmulo, produciendo extensas corrientes de material.

Ubicación y visibilidad

Vista panorámica del cielo en infrarrojo cercano basada en el Sondeo de Todo el Cielo de Dos Micrones . La dirección aproximada del Gran Atractor está indicada por la flecha azul larga en la parte inferior derecha.

El Gran Atractor se encuentra en la dirección de las constelaciones Norma y Triangulum Australe , cerca de la longitud galáctica 307° y la latitud galáctica 9°. Las estimaciones de distancia han variado según las estructuras consideradas, pero la región central de Norma se encuentra aproximadamente a 150–250  millones de años luz de distancia. [ 13 ]

La región se encuentra parcialmente dentro de la Zona de Evitación, una franja del cielo donde las observaciones extragalácticas se ven obstaculizadas por estrellas, polvo y gas de la Vía Láctea. Esta obstrucción afecta una porción considerable del cielo extragaláctico y es más intensa cerca del centro galáctico.

Aunque la zona es difícil de observar con luz visible, diversas técnicas de observación han revelado su estructura:

  • Las observaciones en el infrarrojo cercano permiten detectar galaxias a través de cantidades moderadas de polvo galáctico.
  • Los estudios radioeléctricos identifican galaxias ricas en hidrógeno mediante emisiones de hidrógeno neutro.
  • Las observaciones de rayos X revelan el gas caliente asociado con cúmulos masivos como Norma.
  • Los estudios de velocidad peculiar permiten inferir la distribución subyacente de la masa midiendo las desviaciones del flujo de Hubble.

Las observaciones de rayos X muestran que el cúmulo Norma es un componente importante de la región, aunque por sí solo no explica todo el movimiento peculiar del Grupo Local. [ 14 ]

Masa estimada e influencias a mayor escala

Los primeros cálculos trataron al Gran Atractor como una concentración relativamente localizada con una masa del orden de10¹⁶ masas solares. La incompletitud de los estudios de galaxias cerca del plano galáctico, las incertidumbres en los indicadores de distancia y las suposiciones sobre la distribución de la materia no visible dificultaron estas estimaciones.

En 1992, los investigadores argumentaron que parte de la señal de caída inferida había sido amplificada por el sesgo de Malmquist , un efecto de selección en el que los objetos intrínsecamente más brillantes están sobrerrepresentados a mayores distancias. [ 15 ] Corregir este sesgo redujo algunas estimaciones del movimiento dirigido hacia el Gran Atractor.

A principios de la década de 2000, el proyecto Clusters in the Zone of Avoidance utilizó observaciones de rayos X para identificar cúmulos masivos ocultos tras la Vía Láctea. Sus resultados indicaron que la región de Norma era menos masiva de lo que se estimaba inicialmente y que una parte sustancial del movimiento del Grupo Local se debe a estructuras más distantes, especialmente al Supercúmulo de Shapley. [ 16 ]

Las contribuciones relativas de las estructuras cercanas y distantes dependen de la escala sobre la que se reconstruye el campo de velocidad. En escalas intermedias, los flujos convergen en la región de Hydra-Centaurus y el Gran Atractor; en escalas mayores, la concentración de Shapley adquiere cada vez mayor importancia.

Norma Wall

La región del Gran Atractor, que muestra los cúmulos Pavo II, Norma, Centaurus–Crux y CIZA J1324.7−5736 asociados con la pared de Norma.

El Muro de Norma , también llamado Muro del Gran Atractor , es un gran filamento galáctico que se extiende a través de la región del Gran Atractor. [ 17 ]

La estructura incluye los cúmulos Pavo II, Norma, Centaurus–Crux y CIZA J1324.7−5736. Las observaciones sugieren que el muro se extiende a través de las constelaciones Centaurus, Norma y Vela, cruzando un área parcialmente oculta por la Vía Láctea. [ 17 ]

El cúmulo Norma es el cúmulo más masivo conocido dentro de la porción central de la pared. Estudios dinámicos han revelado que se trata de un cúmulo rico y masivo cuyas velocidades galácticas y gas intracúmulo caliente lo convierten en un importante contribuyente al campo gravitatorio de la región del Gran Atractor. [ 18 ]

Las dimensiones exactas y la distribución de la masa del Muro Norma siguen siendo difíciles de determinar porque una parte sustancial se encuentra dentro de la Zona de Evitación.

Relación con el supercúmulo de Laniakea

En 2014, R. Brent Tully y sus colaboradores introdujeron el nombre de Laniakea para la cuenca de atracción que contiene la Vía Láctea. En lugar de definir un supercúmulo únicamente como una sobredensidad visible de galaxias, utilizaron flujos de velocidad peculiar reconstruidos para trazar un límite análogo a una divisoria de aguas terrestre. [ 3 ]

Según este modelo, los flujos de galaxias dentro de Laniakea convergen hacia las proximidades de los cúmulos Norma y Centauro, cerca de la posición tradicional del Gran Atractor. La estructura propuesta abarca aproximadamente 500  millones de años luz y contiene el Supercúmulo de Virgo , la región Hidra-Centauro, el Supercúmulo de Pavo-Indus y otros grupos y filamentos cercanos. Contiene aproximadamente 100 000 galaxias. [ 3 ]

Laniakea no está ligada gravitacionalmente como un solo objeto. La expansión acelerada del universo implica que muchas de sus regiones constituyentes acabarán separándose causalmente en lugar de colapsar. La definición de cuenca de velocidad describe los patrones de flujo actuales y no implica que todas las galaxias dentro de ella alcanzarán finalmente el Gran Atractor.

Estudios posteriores refinaron esta imagen. Las reconstrucciones dinámicas publicadas en 2023 identificaron Laniakea y varios supergrupos de cuencas hidrográficas vecinas, al tiempo que enfatizaron que sus límites inferidos dependen de las mediciones de distancia disponibles y del método de reconstrucción. [ 6 ]

Un análisis de 2024 basado en Cosmicflows-4 reconstruyó cuencas de atracción a partir de aproximadamente 38 000 sistemas de galaxias agrupados. Encontró una ligera preferencia probabilística por que Laniakea formara parte de la cuenca de Shapley, mucho más grande, en lugar de una cuenca completamente independiente. [ 4 ] El término Laniakea sigue siendo de uso común, pero su límite gravitacional preciso depende, por lo tanto, del modelo.

Concentración de Shapley

El supercúmulo de Shapley se encuentra considerablemente más lejos de la Vía Láctea que el cúmulo de Norma y contiene una de las mayores concentraciones de galaxias conocidas en el universo cercano. Está ubicado aproximadamente en la misma amplia región del cielo que el Gran Atractor, pero a mayor distancia.

Los estudios del campo de velocidad peculiar indican que la concentración de Shapley contribuye significativamente al movimiento del Grupo Local y la región del Gran Atractor. El Gran Atractor se mueve generalmente hacia Shapley en lugar de actuar como el punto final de todos los flujos cercanos. [ 5 ] [ 4 ]

Esta relación ayuda a explicar por qué la masa inferida del modelo original del Gran Atractor parecía insuficiente para producir el movimiento observado de la Vía Láctea y las galaxias cercanas. La velocidad del Grupo Local resulta de la influencia gravitacional combinada de varias concentraciones y vacíos distribuidos a lo largo de cientos de millones de años luz.

Interpretación científica

En la divulgación científica, el Gran Atractor se describe a veces como un objeto no identificado que atrae galaxias hacia sí. Sin embargo, en la cosmología moderna, se entiende como una característica de los campos de materia y velocidad a gran escala del universo cercano.

El flujo observado se produce tanto por materia visible como invisible. Los cúmulos de galaxias, el gas caliente intracúmulo, los filamentos difusos y la materia oscura contribuyen al campo gravitatorio. Los vacíos también afectan el patrón de velocidad, ya que las galaxias tienden a alejarse de las regiones de baja densidad y a acercarse a las de alta densidad.

Los límites del Gran Atractor y los supercúmulos relacionados no están definidos con precisión. Diferentes estudios y técnicas de reconstrucción pueden arrojar centros, extensiones y límites de cuenca ligeramente distintos. El término sigue siendo útil para describir la convergencia históricamente identificada de flujos de galaxias cerca de las regiones de Norma e Hydra-Centaurus.

Véase también

Referencias

  1. 1 2 Kraan-Korteweg, Renée C. (22 de julio de 2005). «Estructuras cosmológicas detrás de la Vía Láctea» . En Röser, Siegfried (ed.). Reviews in Modern Astronomy . Wiley. pp. 48–75 . arXiv : astro-ph/0502217 . doi : 10.1002/3527608966.ch3 . ISBN  978-3-527-40608-1.
  2. ↑ "¿Qué es el Gran Atractor?" . Universe Today . 14 de julio de 2014 . Consultado el 24 de junio de 2018 .
  3. 1 2 3 Tully, R. Brent; Courtois, Hélène; Hoffman, Yehuda; Pomarède, Daniel (septiembre de 2014). "El supercúmulo de galaxias de Laniakea". Nature . 513 (7516): 71– 73. arXiv : 1409.0880 . Bibcode : 2014Natur.513...71T . doi : 10.1038/nature13674 . PMID 25186900 . 
  4. 1 2 3 4 Valade, A.; Libeskind, NI; Pomarède, D.; Tully, RB; Hoffman, Y.; Pfeifer, S.; Kourkchi, E. (2024). "Identificación de cuencas de atracción en el Universo local". Nature Astronomy . 8 (12): 1607– 1617. arXiv : 2409.17261 . Bibcode : 2024NatAs...8.1610V . doi : 10.1038/s41550-024-02370-0 .
  5. 1 2 Hoffman, Yehuda; Pomarède, Daniel ; Tully, R. Brent; Courtois, Hélène M. (30 de enero de 2017). "El repelente dipolar". Nature Astronomy . 1 (2) 0036. arXiv : 1702.02483 . Bibcode : 2017NatAs...1E..36H . doi : 10.1038/s41550-016-0036 . S2CID 7537393 . 
  6. 1 2 Dupuy, A.; Courtois, HM (2023). "Cosmografía dinámica del Universo local: Laniakea y cinco supercúmulos de cuenca hidrográfica más". Astronomía y Astrofísica . 678 A176. arXiv : 2305.02339 . Bibcode : 2023A & A...678A.176D . doi : 10.1051/0004-6361/202346802 .
  7. 1 2 Davies, Roger (8 de marzo de 2018). "Donald Lynden-Bell (1935–2018)" . Nature . 555 (7695): 166–166 . doi : 10.1038/d41586-018-02579-w . ISSN 0028-0836 . 
  8. ^ Adiós , Dennis (23 de octubre de 1994). "¿A dónde va el universo? ¡De lado!" . Los New York Times . ISSN 0362-4331 . Consultado el 9 de julio de 2026 . 
  9. ↑ Burstein, D.; Davies, RL; Dressler, A.; Faber, SM; Lynden-Bell, D.; Terlevich, R.; Wegner, G. (1986). "Galaxias elípticas y no uniformidades en el flujo de Hubble" . Distancias galácticas y desviaciones de la expansión universal . 180 : 123–130 .
  10. 1 2 Strauss, Michael A.; Willick, Jeffrey A. (1 de octubre de 1995). "Los campos de densidad y velocidad peculiar de galaxias cercanas" . Physics Reports . 261 ( 5–6 ): 271–431 . arXiv : astro-ph/9502079 . Bibcode : 1995PhR...261..271S . doi : 10.1016/0370-1573(95)00013-7 . ISSN 0370-1573 . 
  11. ↑ Lynden-Bell, D.; Faber, SM; Burstein, David; Davies, Roger L.; Dressler, Alan; Terlevich, RJ; Wegner, Gary (1988). "Fotometría y espectroscopia de galaxias elípticas. V. Flujo de galaxias hacia el nuevo centro supergaláctico" . The Astrophysical Journal . 326 : 19–49 . Bibcode : 1988ApJ...326...19L . doi : 10.1086/166066 . ISSN 0004-637X . 
  12. ↑ Dressler, Alan (1987). "El flujo a gran escala de galaxias" . Scientific American . 257 (3): 46– 54. doi : 10.1038/scientificamerican0987-46 . ISSN 0036-8733 . 
  13. 1 2 "Hubble se centra en "el Gran Atractor"" . NASA. 18 de enero de 2013 . Consultado el 9 de julio de 2026 .
  14. ↑ Kraan-Korteweg, Renée C. (2000). «Galaxias tras la Vía Láctea y el Gran Atractor». Del Sol al Gran Atractor . Notas de clase en física. Vol. 556. Berlín y Heidelberg: Springer. págs. 301–344 . CiteSeerX 10.1.1.338.3806 . doi : 10.1007/3-540-45371-7_8 . ISBN    978-3-540-41064-5. S2CID 14507443 . 
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  16. ↑ "Los rayos X revelan qué hace que la Vía Láctea se mueva" (Comunicado de prensa). Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawái. 11 de enero de 2006. Consultado el 24 de octubre de 2020 .
  17. ^ Jarrett , TH; Koribalski, B.; Kraan-Korteweg, RC; Woudt, Pensilvania; Whitney, Licenciatura en Letras; Meade, señor; Babler, B.; Churchwell, E.; Benjamín, RA; Indebetouw, R. (marzo de 2007). "Descubrimiento de dos galaxias profundamente incrustadas en la gran pared de atractores" . La Revista Astronómica . 133 (3): 979– 987. arXiv : astro-ph/0611397 . Código Bib : 2007AJ....133..979J . doi : 10.1086/510668 . ISSN 0004-6256 . S2CID 5930404 .  
  18. ↑ Woudt, PA; Kraan-Korteweg, RC; Lucey, J.; Fairall, AP; Moore, SAW (1 de enero de 2008). "El cúmulo Norma (ACO 3627) – I. Un análisis dinámico del cúmulo más masivo en el Gran Atractor" . Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 383 (2): 445– 457. arXiv : 0706.2227 . Bibcode : 2008MNRAS.383..445W . doi : 10.1111/j.1365-2966.2007.12571.x . ISSN 0035-8711 . 

Lecturas adicionales

  • Bertschinger, Edmund; Juszkiewicz, Roman (1988). "Buscando el Gran Atractor" . The Astrophysical Journal . 334 : L59– L62. Bibcode : 1988ApJ...334L..59B . doi : 10.1086/185312 .
  • Drake, Nadia (3 de septiembre de 2014). «Nuevo mapa sitúa la Vía Láctea en la vecindad de 100 000 galaxias» . National Geographic . Archivado del original el 25 de febrero de 2020.
  • Dressler A. (1988). "El estudio del corrimiento al rojo del plano supergaláctico: un candidato para el gran atractor" . The Astrophysical Journal Letters . 329 : 519–526 . Bibcode : 1988ApJ...329..519D . doi : 10.1086/166398 . ISSN 2041-8205 . Wikidata Q68831133 .  
  • Dressler, Alan (1994). Viaje al Gran Atractor: Explorando el espacio intergaláctico . Nueva York: Alfred A. Knopf . pág.  355. ISBN 978-0-394-58899-5.
  • Mathewson DS; Ford VL; Buchhorn M. (1992). "No hay caída por la parte posterior hacia el Gran Atractor" . The Astrophysical Journal Letters . 389 : 5–8 . Bibcode : 1992ApJ...389L...5M . doi : 10.1086/186335 . ISSN 2041-8205 . Wikidata Q68868628 .  
  • Somak Raychaudhury (noviembre de 1989). "La distribución de las galaxias en dirección al ' Gran Atractor ' ". Naturaleza . 342 (6247): 251– 255. Bibcode : 1989Natur.342..251R . doi : 10.1038/342251A0 . ISSN 1476-4687 . S2CID 4354365 . Wikidata Q59093661 .   
  • Cosmografía del Universo Local . Vimeo (vídeo).— Visualización que muestra el Gran Atractor y las estructuras a gran escala que lo rodean.