Medio intralúster
En astronomía , el medio intracluster ( ICM ) es el plasma sobrecalentado que impregna un cúmulo de galaxias . El gas consiste principalmente en hidrógeno ionizado y helio y representa la mayor parte del material bariónico en los cúmulos de galaxias. El ICM se calienta a temperaturas del orden de 10 a 100 megakelvins , emitiendo una fuerte radiación de rayos X.
El ICM está compuesto principalmente por bariones ordinarios , principalmente hidrógeno ionizado y helio. [1] Este plasma está enriquecido con elementos más pesados, incluido el hierro . La cantidad promedio de elementos más pesados en relación con el hidrógeno, conocida como metalicidad en astronomía, varía de un tercio a la mitad del valor en el sol . [1] [2] El estudio de la composición química de los ICM en función del radio ha demostrado que los núcleos de los cúmulos de galaxias son más ricos en metales que en radios más grandes. [2] En algunos grupos (por ejemplo, el grupo Centaurus ), la metalicidad del gas puede elevarse por encima de la del sol. [3]Debido al campo gravitacional de los cúmulos, el gas enriquecido con metales expulsado de las supernovas permanece unido gravitacionalmente al cúmulo como parte del ICM. [2] Al observar el desplazamiento al rojo variable , que corresponde a observar diferentes épocas de la evolución del Universo, el ICM puede proporcionar un registro histórico de la producción de elementos en una galaxia. [4]
Aproximadamente el 10% de la masa de un cúmulo de galaxias reside en el ICM. Las estrellas y galaxias pueden contribuir solo con el 1% de la masa total. [1] Se teoriza que la mayor parte de la masa en un cúmulo de galaxias consiste en materia oscura y no materia bariónica. Para el cúmulo de Virgo, el ICM contiene aproximadamente 3 × 10 14 M ☉ mientras que la masa total del cúmulo se estima en 1,2 × 10 15 M ☉ . [1] [5]
Aunque el ICM en su conjunto contiene la mayor parte de los bariones de un cúmulo, no es muy denso, con valores típicos de 10-3 partículas por centímetro cúbico. El camino libre medio de las partículas es de aproximadamente 10 16 m, o aproximadamente un año luz. La densidad del ICM se eleva hacia el centro del cúmulo con un pico relativamente fuerte. Además, la temperatura del ICM desciende típicamente a 1/2 o 1/3 del valor externo en las regiones centrales. Una vez que la densidad del plasma alcanza un valor crítico, suficientes interacciones entre los iones aseguran el enfriamiento a través de la radiación de rayos X. [6]
Como el ICM se encuentra a temperaturas tan altas, emite radiación de rayos X , principalmente mediante el proceso de bremsstrahlung y líneas de emisión de rayos X de los elementos pesados. [1] Estos rayos X se pueden observar usando un telescopio de rayos X y mediante el análisis de estos datos, es posible determinar las condiciones físicas, incluida la temperatura, densidad y metalicidad del plasma.
Las mediciones de los perfiles de temperatura y densidad en los cúmulos de galaxias permiten determinar el perfil de distribución de masa del ICM a través del modelado de equilibrio hidrostático . Las distribuciones de masa determinadas a partir de estos métodos revelan masas que superan con creces la masa luminosa vista y, por lo tanto, son una fuerte indicación de materia oscura en los cúmulos de galaxias. [7]
