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Boletín especial de la SEA

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Cúmulos De Galaxias En Alhambra

Los cúmulos de galaxias son los objetos más masivos que existen en el Universo. Con masas que oscilan desde 1014 a varias veces 1015 MQ y que pueden llegar hasta 3-4 x1013 MQ para las estructuras más pequeñas (llamadas grupos de galaxias), estos objetos contienen entre decenas a miles de galaxias, gas caliente entre las galaxias y una gran cantidad de materia oscura.

Abell y Zwicky compilaron los primeros catálogos de cúmulos y grupos de galaxias obtenidos mediante detección visual de sobredensidades de galaxias en los años 60, que fueron usados durante casi 40 años. El interés que suscitaron estos catálogos de cúmulos fue enorme. En primer lugar, se observó que las propiedades medias de las galaxias de los cúmulos eran diferentes a las galaxias “normales” (o de campo). En general, las galaxias de los cúmulos suelen ser más rojas y más viejas, con características morfológicas de elípticas y con una galaxia central conocida normalmente como la galaxias más brillante del cúmulo (BCG en inglés) que presenta propiedades todavía más diferentes a cualquier otra galaxia del Universo. Es más, estas propiedades cambian con su edad o distancia a nosotros. Por ejemplo, la fracción de galaxias azules en el cúmulo crece con el redshift. Así, como medio para estudiar galaxias en diferentes entornos, los cúmulos resultan muy interesantes.

Por otra parte, con la elaboración de modelos cosmológicos que tratan de estudiar como se forma y evoluciona el Universo y las estructuras que contiene, se postuló que muchos de los objetos que hoy vemos en el Universo se habrían formado a partir de pequeñas fluctuaciones en la densidad inicial del Universo. Al ser los cúmulos las estructuras más masivas, el conteo de éstos en función de su masa y redshift en grandes regiones del Universo resultaría muy interesantes para corroborar o no diferentes modelos cosmológicos.

El estudio de los cúmulos a gran escala (en grandes y/o profundos cartografiados) no comenzó hasta bien entrados los años 90. Consecuentemente, se empezaron a elaborar los primeros métodos para detectar cúmulos en estas grandes regiones. Inicialmente, estos métodos contaban con información limitada (generalmente fotometría en una banda, ausencia de información espectroscópica, baja resolución espacial), por lo que casi todos los métodos habían de ser únicamente geométricos, lo que llevaba a incluir una alta tasa de contaminación.

Sin embargo a lo largo de los años, los cartografiados han ido incrementando su calidad proveyendo por una parte información multibanda, que a su vez permite obtener redshifts fotométricos de calidad y por otra, favoreciendo la obtención de áreas grandes y profundas al mismo tiempo. Así, los métodos de detección de cúmulos han aprovechado estas nuevas características de los cartografiados y han introducido la modelización de propiedades intrínsecas de los colores de las galaxias, el uso de redshifts fotométricos, o la evolución de modelos con el redshift, produciéndose detecciones con mucha menos contaminación y una mayor sensibilidad hasta masas más bajas o redshifts más altos.

Uno de estos nuevos cartografiados es ALHAMBRA, que cubre tres grados cuadrados en siete campos diferentes con 20 bandas estrechas más tres bandas infrarrojas proporcionando una cobertura espectral óptima para conseguir una resolución de redshift fotométrico de gran calidad.

Para detectar cúmulos de galaxias en cartografiados de alta calidad como ALHAMBRA, hemos desarrollado una herramienta llamada el detector de cúmulos bayesiano (BCF, de sus siglas en inglés), con el que somos capaces de detectar estructuras con una tasas de completitud y pureza >80% hasta límites mucho más bajos de masa en relación con otros cartografiados (~5-6x1013 MQ). Ésta es una de las grandes ventajas de ALHAMBRA respecto a otros cartografiados.

Así, encontramos en ALHAMBRA más de 400 cúmulos y grupos. En las figuras podemos observar algunas imágenes en color de cúmulos de ALHAMBRA. Estas estructuras nos están revelando características muy interesantes como posibles poblaciones de galaxias azules en cúmulos a alto redshift (arriba a la derecha), estructuras muy masivas para su edad evolutiva (centro), o grupos a redshift moderados (abajo a la derecha).

Finalmente, el estudio de la variación de las propiedades de estas estructuras en los siete campos diferentes de ALHAMBRA debido a la varianza cósmica permitirá obtener una caracterización robusta de las propiedades de cúmulos y grupos, en particular, aquellos menos explorados en un rango de masas bastante menor que cualquier otro cartografiado hasta la fecha. Nos esperan tiempos emocionantes.

Begoña Ascaso
CSIC / Instituto de Astrofisica de Andalucia

 


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