¿Ves el gran agujero que aparece en esta imagen producida por ALMA? Pareciera que alguien recortó un círculo en un lienzo azul y dejó entrever un gran cúmulo de galaxias, pero las apariencias engañan.

En realidad, el lienzo azul está detrás del cúmulo de galaxias. Es la llamada radiación cósmica de fondo: el tenue remanente de la energía liberada por el Big Bang. Esta radiación de fondo nos llega desde una distancia de 13.800 millones de años luz. El cúmulo de galaxias, en tanto, está mucho más cerca: a 5.000 millones de años luz. ¿Cómo se explica esto?

El efecto que genera este “agujero” fue predicho hace casi 50 años por dos astrónomos rusos: Rashid Sunyaev y Yakov Zel’dovich. Por eso se lo conoce como efecto Sunyaev-Zel’dovich, pero como son nombres difíciles de pronunciar, generalmente se usa la abreviación efecto SZ.

Esto es lo que pasa: la radiación cósmica de fondo se puede observar en longitudes de onda milimétricas y submilimétricas, precisamente las que ALMA es capaz de detectar, y como los fotones (las partículas de luz) de esta radiación tienen muy poca energía, ALMA usa receptores muy sensibles para poder captarlos. Hasta ahí, todo bien. Pero sucede algo curioso cuando la radiación atraviesa un cúmulo de galaxias. Entre las galaxias hay mucho gas caliente, y al interactuar con las partículas cargadas de este gas, los fotones de la radiación cósmica de fondo reciben un impulso energético, como si recibieran una patada. Al salir del cúmulo y dirigirse hacia la Tierra, tienen mucha más energía que cuando entraron en él.

Como ALMA solo observa radiación tenue, ya no puede ver estos fotones “energizados”. De ahí que en las observaciones de ALMA se vea un agujero. En la imagen, los datos de ALMA (el lienzo azul) están combinados con una foto del cúmulo tomada por el telescopio espacial Hubble. El cúmulo coincide a la perfección con el agujero, tal como se esperaría.

Los astrónomos quedaron muy contentos con estas nuevas observaciones, puesto que es la primera vez que se observó el efecto SZ con ALMA. Al estudiar este fenómeno se puede entender mejor la distribución y las propiedades del gas caliente del cúmulo, pese a que ALMA no pueda observarlo directamente.


 

¿Qué se observó?

El cúmulo de galaxias de esta imagen se llama RX J1347.5-1145. Es un conjunto formado por cientos de galaxias, ubicado en la constelación Virgo, la Virgen, a una distancia de aproximadamente 4.800 millones de años. El efecto Sunyav-Zel’dovich de este cúmulo ya había sido calculado por otros telescopios, pero las observaciones de ALMA son mucho más sensibles y detalladas.

¿Quiénes observaron?

Las mediciones del efecto SZ de este cúmulo fueron realizadas con ALMA por un numeroso equipo de astrónomos japoneses encabezado por Tetsu Kitayama. Para obtener un campo de visión amplio, Tetsu y sus colegas no usaron el conjunto completo de 66 antenas de ALMA, sino el Morita Array, más reducido, que forma parte de ALMA. El Morita Array (también conocido como ALMA Compact Array) consta de solo 12 antenas, cada una de 7 metros de diámetro (en vez de los 12 metros que tienen las otras 54 antenas). Los resultados de la observación se publicaron en la revista Publications of the Astronomical Society of Japan en octubre de 2016.