medio intergaláctico cálido-caliente

El medio intergaláctico cálido-caliente ( WHIM ) es el escaso, de cálido a caliente (10 ⁵ a10 ⁷ K  ) plasma que los cosmólogos creen que existe en los espacios entre galaxias y que contiene entre el 40 y el 50 % ^{[ 1 ] [ 2 ]} de la «materia normal» bariónica del universo en la época actual . ^{[ 3 ]} El WHIM puede describirse como una red de plasma caliente y difuso que se extiende entre galaxias, así como átomos y moléculas , en contraste con la materia oscura . El WHIM es una solución propuesta al problema de los bariones faltantes , donde la cantidad observada de materia bariónica no coincide con las predicciones teóricas de la cosmología. ^{[ 4 ]}

Gran parte de lo que se sabe sobre el medio intergaláctico cálido - caliente proviene de simulaciones computacionales del cosmos. ^{[ 5 ]} Se espera que el WHIM forme una estructura filamentosa de bariones tenues y altamente ionizados con una densidad numérica de 1 a 10 partículas por metro cúbico. ^{[ 6 ]} Dentro del WHIM, se crean choques de plasma como resultado de núcleos galácticos activos , junto con los procesos impulsados ​​gravitacionalmente de fusión y acreción. Parte de la energía gravitacional suministrada por estos efectos se convierte en emisiones térmicas de la materia por calentamiento de choque sin colisiones . ^{[ 1 ]} Los choques de plasma causados ​​por los AGN expulsan el plasma de una galaxia y lo extinguen con el tiempo. ^{[ 7 ]}

Debido a la alta temperatura del medio, se espera que se observe más fácilmente a partir de la absorción o emisión de radiación ultravioleta y rayos X de baja energía . Para localizar el WHIM, los investigadores examinaron observaciones de rayos X de un agujero negro supermasivo de rápido crecimiento conocido como núcleo galáctico activo (AGN). Se observó que los átomos de oxígeno en el WHIM absorbían los rayos X que pasaban a través del medio. ^{[ 8 ]} En mayo de 2010, el Observatorio de Rayos X Chandra detectó un reservorio gigante de WHIM situado a lo largo de la estructura en forma de muro de galaxias ( Muro del Escultor ) a unos 400 millones de años luz de la Tierra. ^{[ 8 ] [ 9 ]} En 2018, las observaciones de átomos de oxígeno extragalácticos altamente ionizados parecieron confirmar las simulaciones de la distribución de masa del WHIM. ^{[ 4 ]} Las observaciones de dispersión de ráfagas de radio rápidas en 2020 parecieron confirmar aún más que la masa bariónica faltante se encuentra en el WHIM. ^{[ 10 ]}

De forma conceptualmente similar al WHIM, el medio circumgaláctico ( MCG ) es un halo de plasma entre el medio interestelar y los radios viriales que rodea a las galaxias, difuso y casi invisible. ^{[ 11 ]} Sirve como límite entre las galaxias y el medio intergaláctico. Actualmente se considera que el MCG es una fuente importante de material para la formación estelar y que regula el suministro de plasma de una galaxia mediante flujos de entrada y salida de plasma entre las galaxias y el medio intergaláctico. ^{[ 12 ]}

Se espera que las mediciones de absorción de grandes muestras de galaxias muestren que las entradas de plasma se mueven a lo largo del eje mayor de una galaxia de forma corrotacional , mientras que las salidas de plasma se mueven a lo largo del eje menor de una galaxia de forma bicónica. La mayoría de las simulaciones hidrodinámicas importantes de esto muestran que estas entradas y salidas de plasma se extienden hasta aproximadamentea 100 kpc  o más del centro de la galaxia fuente. Este proceso de reciclaje de plasma afecta las metalicidades del medio interestelar de las galaxias fuente a través de la relación masa-metalicidad, que establece que la metalicidad de una galaxia está correlacionada positivamente con su masa. ^{[ 7 ]} El proceso de reciclaje de plasma también se conoce como ciclo bariónico y se ve facilitado por el movimiento de la fase fría del CGM a T ~10 ⁴  K , que se cree que son nubes de fluido frío rodeadas por una fase CGM más caliente a T ~10 ⁶  K . ^{[ 13 ]} En galaxias elípticas , se suele considerar que la fase CGM más caliente consiste en la eyección de supernovas de tipo IA y estrellas de la rama gigante asintótica (AGB), mientras que en galaxias de disco , se cree que el plasma caliente consiste en eyección de supernovas de tipo II transportada al CGM por flujos de plasma. ^{[ 14 ]} A temperaturas superiores aA ^10⁶  K , el polvo cercano presente en el CGM irradia la energía térmica de las colisiones con el plasma. El CGM contiene polvo que es transportado junto con el plasma hacia el CGM a través de flujos galácticos debido a la fuerza de arrastre . La presión de radiación también puede ser parcialmente responsable de la presencia de polvo en el CGM. En conjunto, estos procesos pueden demostrar cómo el polvo abandona las galaxias y entra en el IGM. ^{[ 15 ]}

Si fuera visible, el CGM de la galaxia de Andrómeda (1,3-2 millones de años luz) se extendería tres veces más que el ancho de la Osa Mayor , sin duda la característica más grande del cielo nocturno, e incluso chocaría con nuestro propio CGM, aunque esto no se sabe con certeza porque residimos en él. El CGM de Andrómeda tiene dos capas: una capa interna de plasma anidada dentro de una capa externa. La capa interna (0,5 millones de años luz) es más dinámica y se cree que es más dinámica y turbulenta debido a los flujos de salida de las supernovas, mientras que la capa externa es más caliente y más suave. ^{[ 16 ]}

• espacio intergaláctico
• Medio intraclúster