Efecto Dedos de Dios para cúmulos de galaxias

Voy a dividir tu pregunta en dos secciones.

¿Los cúmulos de galaxias tienen velocidades peculiares medibles?

La respuesta a esto depende ligeramente de lo que se entienda por "velocidad peculiar". En el sentido más general, la velocidad peculiar de algún objeto es la velocidad que tiene con respecto a algún estándar de reposo. En el sentido cosmológico , la velocidad peculiar de una galaxia en un cúmulo es simplemente cualquier movimiento que pueda tener esa galaxia que no sea atribuible al flujo de Hubble. Principalmente, esta peculiar velocidad es el resultado de la órbita de esa galaxia alrededor del baricentro del cúmulo.

Con eso en mente, debería ser fácil razonar que los propios cúmulos tendrán velocidades peculiares. Es muy poco probable que un clúster se "fije" en el espacio y solo se mueva de acuerdo con el flujo del Hubble. Una búsqueda rápida en Google reveló Bahcall & Oh 1996 , que cita una velocidad peculiar de un cúmulo de galaxias unidimensional rms de$298\pm28\:\mathrm{km/s}$(basado en 22 conglomerados). Si bien esto es más pequeño que la velocidad peculiar de una galaxia típica, ciertamente es medible y capaz de distinguirse del flujo del Hubble (al menos para desplazamientos al rojo razonables).

La verdadera dificultad aquí no es si el cúmulo tiene una velocidad peculiar no despreciable, sino si esa velocidad peculiar es incluso medible debido a muchas de las limitaciones potenciales. Si bien el valor de la velocidad peculiar de un cúmulo es ciertamente "lo suficientemente alto como para ser tenido en cuenta", a menudo puede ser difícil medir dicha velocidad con un error razonable (un punto que discuten Bahcill y Oh).

¿Pueden estas velocidades peculiares del cúmulo de galaxias producir el efecto "Dedos de Dios"?

Para responder a esto, debe considerar un punto muy particular que planteé en la última sección: para las galaxias, la principal contribución a su velocidad peculiar es su movimiento orbital alrededor del baricentro del cúmulo, lo que puede resultar en velocidades peculiares del orden de$10^3\:\mathrm{km/s}$.

Al tratar de mapear un cúmulo en particular en el espacio de corrimiento al rojo, a menudo puede obtener "Dedos de Dios" en sus mapas que son el resultado de que el cúmulo aparece alargado hacia el observador y debido completamente al peculiar movimiento orbital. Un ejemplo de tal efecto está abajo, con los círculos rojos agregados por mí para indicar estos dedos de dios.

¡Los cúmulos de galaxias, por otro lado, no están unidos gravitacionalmente a otros cúmulos de galaxias! Esto significa que cualquier movimiento peculiar que tenga un cúmulo es simplemente su movimiento general a través del espacio. Dado que los dedos de dios son el resultado de un movimiento orbital peculiar, es lógico pensar que los cúmulos de galaxias no tendrán tal movimiento y, como tales, no producirán estos dedos de dios. Descubrirá que, más o menos, el movimiento peculiar de los cúmulos simplemente se moverá y hará que se reubiquen aleatoriamente sin ninguna "estructura" real que vea en los dedos de Dios para las galaxias.

Creo que el punto clave es cómo se compara la dispersión de velocidad en una estructura dada con la dispersión de velocidad que esperaría de la diferencia en el flujo del Hubble a lo largo de la extensión lineal del objeto. O, de manera equivalente, qué rango de distancias (según la ley de Hubble) implican las dispersiones de velocidad y cómo se compara esto con el tamaño real de la estructura en cuestión.

Los efectos de los dedos de Dios en los grupos se producen porque las dispersiones de velocidad ($\sim \pm 1000$km/s) implicaría una distancia de adelante hacia atrás de$\pm 14$MPC (para$H_0 = 70$kms$^{-1}$/Mpc), en comparación con el tamaño real de un clúster que normalmente solo tiene un diámetro de$2$Mpc.

Los propios cúmulos de galaxias pueden ser parte de supercúmulos. Estos supercúmulos pueden tener tamaños del orden de 100 Mpc o más. Sin embargo, las velocidades peculiares de los cúmulos a distancias similares (que se pueden juzgar a partir de las velocidades de recesión promedio de sus miembros) son en realidad más pequeñas que las velocidades peculiares de las galaxias individuales. Por lo tanto, el cambio en la velocidad del flujo del Hubble a través de un supercúmulo es mucho mayor que las velocidades peculiares de los miembros individuales (y no están unidos entre sí). Así que no esperaría un efecto de Dedo de Dios en los miembros de un supercúmulo.