Masas de cúmulos para sondear la materia oscura y la energía oscura
Un solo cúmulo de galaxias puede ser tan masivo como mil trillones de soles y los cúmulos más ricos son fuentes de rayos X celestes importantes. Estos grandes cúmulos contienen información importante sobre cómo surgió el universo y podrían ayudar a desvelar la naturaleza de la energía oscura y la materia oscura. La estimación precisa de la masa de una gran muestra de objetos está plagada de dificultades, como la determinación de la selección de la muestra y el sistema de medida. En el marco del proyecto GALCLU _ASTRO_COSMO, financiado por la Unión Europea, un grupo de investigadores obtuvo un nuevo conjunto de simulaciones cosmológicas centradas en tratar de comprender los sesgos a la hora de determinar la masa a partir de análisis de rayos X y en establecer formas óptimas de seleccionar muestras de cúmulos. El equipo del proyecto generó tres conjuntos separados de la misma colección de cúmulos de unos cien objetos diversificando la física de los componentes gaseosos aplicada en el código. Las tres ejecuciones se realizaron con una versión moderna del código hidrodinámico, que incluye una solución de la difusión numérica que resuelve el problema de la mezcla reducida de gases con entropías distintas. Un resultado destacable e inesperado para el equipo del proyecto fue la correspondencia excelente con la distribución de entropía de los cúmulos observados. Las observaciones de rayos X muestran claramente la presencia simultánea de objetos de núcleo fríos y no fríos; es decir, cúmulos con gas de alta o baja entropía en las regiones centrales. La comparación de estas simulaciones con las observaciones realizadas con rayos X y radiación milimétrica dio lugar a una correspondencia total de distintas cantidades termodinámicas y quimiodinámicas, como la densidad de los gases, su temperatura y su presión. Los investigadores determinaron con éxito el origen de los sesgos de masa, con una masa mayor, calcularon la normalización y la pendiente de las relaciones de tipo potencial entre la masa total de los sistemas y otras propiedades observacionales que se derivan fácilmente y estudiaron su evolución. El estudio abarcó cálculos de las masas totales y de gases, así como de la temperatura mediante rayos X y la luminosidad, así como su evolución a lo largo de los últimos 10 000 millones de años. Los resultados del proyecto se publicaron en varias revistas sometidas a revisión. Como acción adicional de comunicación de la importancia de esta investigación a la sociedad, las actividades del proyecto se presentaron mediante congresos y seminarios, y también entre estudiantes de secundaria y universitarios.
Palabras clave
Masa de los cúmulos, cúmulo de galaxias, materia oscura, energía oscura, GALCLU _ASTRO_COSMO, simulación cosmológica
