Entre 2009 y 2011, los investigadores del Instituto Kavli para Astrofísica de Partículas y Cosmología (KIPAC), gestionado conjuntamente por la Universidad de Stanford y el Laboratorio del Acelerador Nacional SLAC de Energía en California, utilizaron las capacidades únicas de Suzaku para mapear la distribución de hierro en todo el Perseus Galaxy Cluster.
Lo que encontraron es notable: en el clúster, que se extiende por más de 11 millones de años luz de espacio, la concentración de hierro en rayos X que emite es esencialmente uniforme en todas las direcciones.
"Esto nos dice que el hierro - y por extensión de otros elementos pesados - ya estaba muy disperso por todo el universo, cuando el grupo comenzó a formarse", dijo el astrofísico KIPAC Norbert Werner, investigador principal del estudio. "Llegamos a la conclusión de que cualquier explicación de cómo ocurrió esto exige llevar papeles de explosiones de supernovas y agujeros negros activos."
Los productores de hierro más derrochadores son supernovas de tipo Ia, que se producen cuando una estrella enana blanca se fusiona o adquiriere tanta masa que se vuelve inestable y explota. De acuerdo con las observaciones de Suzaku, la cantidad total de hierro contenido en el gas de relleno es hasta 50 mil millones de veces la masa de nuestro sol, con un 60 por ciento de la que se encuentra en la mitad exterior del cúmulo.
El equipo estima que al menos 40 mil millones supernovas de tipo Ia contribuyó a la "siembra" química del espacio que más tarde se convirtió en el Perseus Galaxy Cluster.
Hacer el hierro es una cosa, mientras que la distribución de manera uniforme en toda la región en la que el grupo esta formado es otra muy distinta. Los investigadores sugieren que es todo lo que reunieron durante un período específico de la historia cósmica.
Entre hace aproximadamente 10 y 12 millones de años, el universo se estaban formando estrellas tan rápido como siempre lo ha hecho. Las Supernovas son abundantes ya que acompañan períodos de intensa formación estelar, y las explosiones de fuego rápido condujo salidas a escala galaxia. Al mismo tiempo, los agujeros negros supermasivos en los centros de las galaxias estaban en su momento más activo,con acreción de gas rápidamente y liberando grandes cantidades de energía, algunos de los cuales impulsaron potentes chorros. En conjunto, estos "vientos" galácticos soplaron los productos químicos de las supernovas fuera de sus galaxias anfitrionas al cosmos.
Algún tiempo más tarde, en las regiones del espacio con las mayores densidades de la materia, los cúmulos de galaxias formadas, estuvieron recogiendo y mezclando los escombros cósmicos de las regiones de millones de años luz de diámetro.
"Si nuestra hipótesis es correcta, entonces prácticamente todos los cúmulos de galaxias con masas similares al cúmulo de Perseo deben mostrar las concentraciones de hierro similares y distribuciones suaves lejos del centro", dijo el co-autor Ondrej Urban, también en KIPAC.
Los cúmulos de galaxias contienen cientos de miles de galaxias, así como enormes cantidades de gas difuso y materia oscura, unidos por su atracción gravitacional colectiva.
El Perseus Galaxy Cluster, que se encuentra a unos 250 millones de años luz de distancia y el nombre de su constelación de acogida, es la fuente más brillante de rayos X extendida más allá de nuestra propia galaxia.
El equipo utilizó el telescopios de rayos X de Suzaku para hacer 84 observaciones del cúmulo de Perseo, dando lugar a mapas radiales a lo largo de ocho direcciones diferentes. Gracias a la sensibilidad de los instrumentos de la nave espacial, los investigadores pudieron medir la distribución de hierro de gas tenue en las partes más externas de la agrupación, donde el nuevo gas sigue cayendo en él.
Los resultados fueron publicados en la edición del 31 de octubre de la revista Nature.
Suzaku (en japonés significa "pájaro rojo del sur") fue lanzado como Astro-E2 el 10 de julio de 2005, y cambió su nombre en órbita. El observatorio fue desarrollado por el Instituto de Ciencia Espacial y Astronáutica en colaboración con la NASA y otras instituciones japonesas y EE.UU. la Japan Aerospace Exploration Agency. NASA Goddard suministra telescopios de rayos-X de Suzaku y el software de procesamiento de datos sigue funcionando un centro que apoya astrónomos estadounidenses que usan la nave espacial.
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