Las fusiones de galaxias no son raras en el universo: cuando dos galaxias se acercan lo suficiente, la gravedad hace el resto. Las fusiones de dos galaxias, las llamadas fusiones binarias, son relativamente comunes: de los 52.803 cúmulos de galaxias cercanos analizados en el nuevo estudio, 2.233 contienen una fusión binaria en curso. Las fusiones de cuatro galaxias simultáneas son ya notablemente más raras: solo doce casos conocidos en esa misma muestra. Pero un equipo de astrónomos liderado por Z. L. Wen, de la Academia China de Ciencias, encontró algo que no había aparecido en ningún otro cúmulo: seis galaxias masivas fundiéndose al mismo tiempo.
El sistema se llama WHY J0501+01 y es el único de su tipo entre todos los cúmulos analizados, una probabilidad de 1 entre 52.803. El trabajo, disponible como preprint en arXiv, combina datos del Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), telescopios en Arizona y Chile y el nuevo Telescopio de Rayos X de Seguimiento de la sonda Einstein para caracterizar uno de los eventos gravitacionales más violentos documentados en el universo próximo.
Seis galaxias, cada una con cien mil millones de estrellas
La escala del sistema requiere un momento de pausa. Cinco de las seis galaxias que se están fusionando tienen cada una una masa superior a 10¹¹ masas solares, es decir, más de 100.000 millones de estrellas por galaxia. La sexta es algo más pequeña, pero se está incorporando igualmente al conjunto. La masa combinada estimada de la galaxia resultante cuando la fusión se complete es de 1,16 × 10¹² masas solares, aproximadamente 2,6 desviaciones estándar por encima de lo que predicen los modelos habituales para este tipo de cúmulos. Será, una vez formada, una de las galaxias más grandes conocidas.
Ese objeto final se llama técnicamente Galaxia Más Brillante del Cúmulo (BCG, por sus siglas en inglés), la galaxia más luminosa dentro de un cúmulo de galaxias, y suele formarse precisamente por este tipo de fusiones acumulativas en el centro de los cúmulos más masivos. Ver una en pleno proceso de formación, con seis galaxias progenitoras todavía distinguibles, es extraordinariamente infrecuente.
Un ‘chapoteo’ de plasma y una cola de gas: las huellas de la colisión
Para confirmar que las seis galaxias están efectivamente interactuando y no simplemente alineadas por azar, el equipo usó el Telescopio de Rayos X de Seguimiento de la sonda Einstein (EP-FXT), que reveló dos firmas claras de actividad dinámica intensa. La primera es un enorme «chapoteo» en el plasma ultracaliente que rodea la fusión, una perturbación en el gas intracumular que indica que las galaxias están colisionando y perturbándose mutuamente. La segunda es una «cola» de plasma que probablemente se originó por la propia colisión.
Los investigadores describen a las galaxias del sistema como «no relajadas», un eufemismo astronómico que describe la dinámica catastrófica que ocurre en el punto de fusión: estrellas expulsadas de sus galaxias de origen por las fuerzas gravitacionales, gas caliente perturbado y materia oscura redistribuida. Alrededor de todo el sistema, el cartografiado DESI detectó un halo de luz intracumular de 310 kilopársecs, una «niebla» luminosa formada precisamente por las estrellas arrancadas de sus galaxias durante la fusión.
800 millones de años para completarse: una ventana única en tiempo cósmico
La fusión tardará entre 800 millones y 1.900 millones de años en completarse. En términos cósmicos, eso es casi un instante: el universo tiene 13.800 millones de años. Poder observar una fusión de esta escala en pleno proceso, con las galaxias individualmente distinguibles todavía, es una oportunidad única que permite seguir su evolución en tiempo real y comparar las observaciones con los modelos de formación de galaxias.
Como documenta el preprint publicado en arXiv, el sistema también plantea preguntas sobre por qué esta configuración es tan rara. Las simulaciones cosmológicas predicen que las fusiones múltiples simultáneas deberían ser infrecuentes, pero encontrar un solo ejemplo de seis galaxias entre más de 52.000 cúmulos sugiere que los eventos de esta magnitud están en el extremo más improbable de la distribución posible, y que su estudio puede ofrecer información sobre las condiciones excepcionales que los hacen posibles.
