Ampliación de contenidos: Capítulo 8

Virialización en el modelo concordante

En el capítulo 8 del libro se analiza semicualitativamente el colapso no lineal, y se obtiene una expresión analítica del desplazamiento al rojo al cual se virializan las estructuras.

Sin embargo, dicha expresión se ha obtenido en un universo de curvatura nula dominado por materia no relativista. ¿Qué sucederá en un universo de curvatura nula en el que exista constante cosmológica como es el caso del modelo concordante?

Bryan & Norman (1998) obtienen,

&Delta_c=18&pi²+82d-39d²,

donde d &equiv &Omega_m-1,

en el caso &Omega_m+&Omega_&Lambda.

Expresión que proporciona el desplazamiento al rojo al cual tiene lugar la virialización.

Puede comprobarse que para z=0 es &Delta_c=93, mientras que cuando z>>1 es &Delta_c=180, valor no muy distinto del obtenido en el caso del universo sin constante cosmológica. ¿Porqué?

Simulaciones

Las simulaciones (Diemand et al. 2005) de ΛCDM en el marco del agrupamiento jerárquico (ver el siguiente apartado) indican que una galaxia como la nuestra, de una masa de 10¹² masas solares, se virializa a un desplazamiento a rojo z≈0.7.

Más allá del colapso no lineal

Formación de galaxias

Uno de los paradigmas actuales de formación de galaxias, basados en la materia oscura fría, se basa en el agrupamiento jerárquico de halos de materia oscura (ver apartado anterior). Cuando son de masas similares darían lugar a galaxias elípticas. Los modelos predicen que la frecuencia de estas fusiones (en inglés mergers) sería máxima a z≈2-4.

Sin embargo, las observaciones contradicen este modelo en varios aspectos:

• La edad de las galaxias elípticas es mayor de lo predicho y su historia de formación estelar no concuerda con el modelo de agrupamiento jerárquico
• Se observan muchos menos halos de baja masa, que se plasman en galaxias enanas, que lo predicho por el modelo
• Los perfiles de los halos de materia oscura son menos concentrados en el centro que las predicciones del modelo

Métodos de detección de galaxias distantes

El método utilizado es el que podríamos denominar de galaxias "ausentes". Son las que en inglés se denominan dropouts. Las galaxias distantes se observan solamente a las longitudes de onda más rojas, porque la emisión en el azul está muy absorbida debido a que el alto desplazamiento al rojo provoca que a esas longitudes de onda se observe el rango espectral situado por debajo del continuo de Lyman (91.2 nm). Todos los fotones por debajo del continuo de Lyman son ionizantes, y por tanto eficientemente absorbidos por el gas del objeto, lo que reduce considerablemente el flujo observado a esas longitudes de onda.

De esta manera se habla de U dropouts o “ausencias en U”, para las galaxias más próximas (a z mayores que 3 la discontinuidad de Lyman ya empieza a caer en el filtro U y todavía no en el B), hasta los I dropouts o “ausencias en I” que corresponden a las más lejanas (z > 7) para los que la galaxia no se observa en el I y sí en cambio en el filtro J.

Nótese que el efecto efecto Gunn-Peterson (mencionado en la ampliación de contenidos del capítulo 7 en esta misma WWW), constituye una absorción total por debajo de la línea Lyα (121.6 nm) debido al medio difuso intergaláctico, mientras que la que permite observar los dropouts no es total y está producida por el mismo objeto.

Este método de dropouts, definido inicialmente en el rango óptico del espectro (de 330 a 1000 nm), se puede extender al infrarrojo próximo (de 1 a 2.5 μm). Pero, al ser los detectores menos eficientes en este rango espectral, y al dificultar la atmósfera de la Tierra la observación (para los telescopios terrestes), debido a la absorción por un lado y a la emisión de algunas especies moleculares por otro, todo ello añadido a la debilidad intrínseca del objeto, conduce a efectuar la búsqueda en campos con cúmulos de galaxias para que el efecto lente gravitatoria amplifique la emisión de las galaxias distantes que se hallen detrás del cúmulo.

Las búsquedas efectuadas hasta ahora utilizando esta técnica en el infrarrojo próximo no han dado resultado, aunque sí ha habido alguna falsa alarma. Por este motivo, las galaxias más distantes detectadas hasta ahora se hallan a z≈7 (como se cita en el libro).

Futuros observatorios

En lo que se refiere a ELTs (Extremely Large Telescopes), a finales de 2006 se acordó que el OWL propuesto por ESO y el Euro50 propuesto por un consorcio internacional con participación española, se fusionasen en un único proyecto de gran telescopio europeo, denominado E-ELT.

Otros capítulos

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