Hubble descubrió las primeras galaxias masivas funcionando en vacío

22 de septiembre de 2021

(Noticias de Nanwerk) Cuando el universo tenía unos 3.000 millones de años, solo el 20% de su edad actual, experimentó el período de nacimiento de estrellas más prolífico de su historia. Pero cuando el Telescopio Espacial Hubble de la NASA y el Gran Conjunto Milimétrico / Submilimétrico Atacama (ALMA) en el norte de Chile miraron hacia los objetos cósmicos de este período, encontraron algo extraño: seis galaxias tempranas masivas “muertas” que se quedaron sin el gas de hidrógeno frío necesario para hacer estrellas.

Sin más combustible para la formación de estrellas, estas galaxias corrían en tierra vacía. Los resultados fueron publicados en la revista naturaleza temperamental (“Apagar la formación de estrellas por la falta de gas que fluye hacia las galaxias”). galaxias distantes Estas imágenes son compuestas del Telescopio Espacial Hubble de la NASA y el Atacama Large Millimeter / Submarine Array (ALMA). Las imágenes rellenas y atribuidas muestran dos de las seis galaxias masivas y distantes donde los científicos han encontrado que la formación de estrellas se ha estancado debido al agotamiento de una fuente de combustible: gas hidrógeno frío. (Foto: NASA, ESA, Kathryn E. Whitaker)

“En este punto de nuestro universo, todas las galaxias deberían estar formando muchas estrellas. Es el período pico para la formación de estrellas”, explicó la autora principal Kate Whitaker, profesora asociada de astronomía en la Universidad de Massachusetts, Amherst. Whitaker también es profesor asociado en el Cosmic Dawn Center en Copenhague, Dinamarca. “Entonces, ¿qué pasó con todo el gas frío en estas galaxias tan temprano?”

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Este estudio es un ejemplo clásico de la coherencia entre las observaciones de Hubble y ALMA. Hubble determinó dónde se encuentran las estrellas en las galaxias, mostrando dónde se formaron en el pasado. Al descubrir el polvo frío que actúa como sustituto del gas hidrógeno frío, ALMA ha mostrado a los astrónomos dónde podrían formarse estrellas en el futuro si hay suficiente combustible.

Uso de telescopios naturales

El estudio de estas galaxias muertas tempranas y distantes fue parte del acertadamente llamado programa REQUIEM, que significa resolver galaxias magnificadas QUIEscent con alto corrimiento al rojo. (El corrimiento al rojo ocurre cuando la luz se estira por la expansión del espacio y parece moverse hacia la porción roja del espectro. Cuanto más lejos está una galaxia para un observador, más roja parece).

El equipo de REQUIEM está utilizando cúmulos de galaxias en primer plano muy masivos como telescopios naturales. La gravedad masiva de un cúmulo de galaxias distorsiona el espacio, doblando y amplificando la luz de los objetos del fondo. Cuando una galaxia temprana masiva y muy distante se coloca detrás de un cúmulo de este tipo, parece estar muy extendido y magnificado, lo que permite a los astrónomos estudiar detalles que de otro modo serían imposibles de ver. Esto se llama “lente gravitacional fuerte”.

Solo combinando la notable resolución de Hubble y ALMA con esta poderosa lente, el equipo de REQUIEM pudo comprender la composición de estas seis galaxias, que aparecieron como lo hicieron solo unos pocos miles de millones de años después del Big Bang.

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“Utilizando potentes lentes gravitacionales como un telescopio normal, podemos encontrar las primeras galaxias más distantes, más masivas y para detener su formación estelar”, dijo Whitaker. “Me gusta pensar en ello como hacer ciencia en las décadas de 1930 o 1940, utilizando potentes telescopios espaciales de próxima generación, pero hoy en día combina las capacidades de Hubble y ALMA, que se mejoran con la poderosa lente”.

“Juntos, REQUIEM ha reunido la muestra más grande hasta el momento de estas galaxias raras, con lentes fuertes y lentes muertas en el universo temprano, y aquí es clave poderosas lentes”, dijo Mohammad Akhchik, investigador principal del Programa de Observación del Hubble. “Amplifica la luz en todas las longitudes de onda para que sea más fácil de detectar, y también obtiene una mayor resolución espacial cuando estas galaxias se extienden por el cielo. Básicamente, puedes ver lo que hay dentro en escalas físicas mucho más finas para ver qué está pasando”.

Vive rápido muere joven

Estos tipos de galaxias muertas no parecen regenerarse, incluso a través de posteriores fusiones secundarias y acumulaciones de galaxias y gases cercanos más pequeños. Las cosas devoradoras a su alrededor son en su mayoría sólo “bocanadas” de galaxias. Si las estrellas fueran remodeladas, Whitaker lo describió como “una especie de escarcha”. Después de aproximadamente 11 mil millones de años en el universo actual, se cree que estas galaxias previamente comprimidas han evolucionado para hacerse más grandes pero aún muertas en términos de cualquier nueva formación estelar.

Estas seis galaxias han vivido vidas rápidas y furiosas, creando sus estrellas en un tiempo notablemente corto. Por qué la formación de estrellas se detuvo tan pronto sigue siendo un misterio.

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Whitaker sugiere varias explicaciones posibles: “¿Un agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia ha corrido y calentado todo el gas? Si es así, es posible que el gas todavía esté allí, pero ahora está caliente. O tal vez fue expulsado y ahora está se les impidió volver a acumularse en la galaxia. ¿O la galaxia simplemente usó todo y el espectáculo se cortó? Estas son algunas de las preguntas abiertas que continuaremos explorando con nuevas observaciones en el futuro “.

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