Estudiando la Dinámica del Cúmulo de Perseo

Los cúmulos de galaxias son de las estructuras más grandes en el universo. Se forman cuando grupos más pequeños de galaxias se fusionan debido a la atracción gravitacional. Entender estos cúmulos nos ayuda a aprender sobre la evolución del universo y las propiedades de sus componentes, que incluyen materia oscura, galaxias y el medio intracumular (ICM). La materia oscura constituye la mayor parte de la masa en estos cúmulos, mientras que las galaxias y el ICM representan una fracción menor. Este estudio se centra en el Cúmulo de Perseo, uno de los cúmulos más cercanos y brillantes en observaciones de rayos X.

#Propósito del Estudio

Nuestros objetivos son tres:

1. Crear un catálogo de galaxias con desplazamientos al rojo medidos en la región central del cúmulo de Perseo.
2. Introducir una nueva herramienta llamada CausticSNUpy, que ayuda a determinar la membresía en el cúmulo.
3. Comparar la distribución espacial y el movimiento de las galaxias con el ICM que emite rayos X.

#Recolección de Datos

#Datos Fotométricos

Usamos los datos de la Liberación de Datos 17 de SDSS para nuestros datos fotométricos. El objetivo era obtener un conjunto completo de datos espectroscópicos uniformes del cúmulo de Perseo. Priorizamos las galaxias según su brillo, específicamente su magnitud aparente en la banda r. Se excluyeron un total de 745 fuentes después de confirmar que eran artefactos o no eran galaxias reales según la inspección visual.

#Datos Espectroscópicos

Observamos 1283 galaxias en la región central del cúmulo de Perseo usando el telescopio MMT/Hectospec. Después de reducir los datos, medimos los desplazamientos al rojo de estas galaxias. Buscamos una medición confiable asegurando ciertas verificaciones de calidad. En total, medimos desplazamientos al rojo para 1151 galaxias dentro del cúmulo, incluyendo algunas de estudios anteriores.

#Determinación de Membresía en el Cúmulo

Para separar las galaxias miembros del cúmulo de aquellas que no forman parte, utilizamos un método que implica graficar galaxias en un espacio conocido como espacio de desplazamiento al rojo. Identificamos cúmulos usando una técnica que se centra en dónde se agrupan las galaxias y la información de Velocidad de esas galaxias. Este método ayuda a distinguir entre verdaderos miembros del cúmulo y aquellos que pueden estar de fondo o en primer plano.

Usando nuestro nuevo código, CausticSNUpy, identificamos 418 galaxias miembros dentro de un radio específico. Luego analizamos las características de estas galaxias miembros para obtener información significativa sobre el cúmulo.

#Cinemática del Cúmulo

Entender cómo se mueven las galaxias dentro del cúmulo es crucial. Nos enfocamos en las dispersiones de velocidad de las galaxias, observando sus velocidades en varias direcciones. Notablemente, buscamos señales de rotación dentro del cúmulo.

#Perfil de Dispersión de Velocidad

El perfil de dispersión de velocidad examina cómo varían las velocidades de las galaxias en relación con sus posiciones dentro del cúmulo. Este perfil puede dar pistas sobre la masa y estructura del cúmulo. Cuando dividimos las galaxias según sus colores y brillo, observamos ciertas tendencias, pero no notamos diferencias significativas entre los tipos de galaxias.

#Evaluación de Rotación Global

Buscamos detectar si el cúmulo de Perseo está rotando. Un cúmulo puede adquirir rotación a través de fusiones o condiciones iniciales desde su formación. Usamos dos métodos para comprobar si hay rotación analizando cómo cambian las velocidades de las galaxias con sus posiciones.

Nuestro análisis indicó una falta de evidencia sólida de rotación global en el cúmulo. Esto sugiere que el cúmulo puede no haber experimentado una fusión reciente que pudiera impartir una dinámica rotacional.

#Examinación de Subestructuras

Las subestructuras en un cúmulo de galaxias pueden indicar interacciones o fusiones recientes. Realizamos una prueba estadística para verificar signos de alguna subestructura en el cúmulo. Los resultados no sugirieron subestructuras significativas, reforzando la idea de que el cúmulo de Perseo es un sistema relajado.

#Comparando Gas y Galaxias

Para evaluar la relación entre las galaxias y el ICM, comparamos sus mapas de velocidad. Esto puede proporcionar información sobre la historia de fusiones del cúmulo, ya que las galaxias y el ICM responden de manera diferente a estos eventos.

Usando datos de la misión Hitomi y observaciones de XMM-Newton, graficamos las velocidades de las galaxias en comparación con las del ICM. Aunque hay regiones con diferencias de velocidad notables, la tendencia general muestra un acuerdo entre los movimientos de las galaxias y el ICM.

#Comentarios Finales

Este estudio compila un catálogo de galaxias con datos de desplazamiento al rojo medidos en el cúmulo de Perseo. Desarrollamos una nueva herramienta, CausticSNUpy, que ayuda a determinar las membresías en el cúmulo. Nuestros análisis cinemáticos nos llevan a varias conclusiones:

1. No hay una señal fuerte de rotación, lo que indica fusiones recientes limitadas.
2. El cúmulo no muestra subestructuras notables que sugieran un equilibrio dinámico.
3. Los movimientos y distribuciones espaciales de las galaxias se alinean bien con el ICM en escalas más grandes.

Los hallazgos sugieren que el cúmulo de Perseo es un sistema relajado, sin una historia de fusiones recientes. Estudios futuros, particularmente aquellos que incorporen observaciones precisas de rayos X, mejorarán nuestra comprensión de la dinámica de los cúmulos.