Los astrónomos han descubierto más de una docena de galaxias “inactivas” que detuvieron su formación estelar durante los primeros mil millones de años después del Big Bang. El descubrimiento, realizado con datos del Telescopio Espacial James Webb (JWST), ilumina una fase fascinante en la vida de las galaxias tempranas y podría proporcionar más pistas sobre cómo evolucionan las galaxias.
Existen varias razones por las que las galaxias pueden detener la formación de nuevas estrellas. Una de ellas es la presencia de agujeros negros supermasivos en sus centros. Estos gigantes emiten una radiación intensa que calienta y agota el gas frío, el componente más importante para la formación estelar. Además, las galaxias vecinas más grandes pueden absorber este gas frío o calentarlo, lo que detiene la formación estelar. Como resultado, estas galaxias pueden permanecer inactivas indefinidamente o quedar “extinguidas“.
Otra razón por la que las galaxias se vuelven inactivas es la retroalimentación estelar. Esto ocurre cuando el gas de la galaxia se calienta y se expulsa debido a procesos estelares como supernovas, vientos estelares intensos o la presión asociada a la luz estelar. La galaxia, por lo tanto, atraviesa un período temporal de “silencio”.
“Esta suele ser una fase temporal, que suele durar unos 25 millones de años”, explicó a Live Science por correo electrónico Alba Covelo Paz, estudiante de doctorado de la Universidad de Ginebra y autora principal de un nuevo estudio que describe los hallazgos. A lo largo de millones de años, el gas expulsado vuelve a caer y el gas caliente se enfría de nuevo. Una vez que se recupera suficiente gas frío, la galaxia puede comenzar a formar nuevas estrellas.
Si bien la fase latente se observa comúnmente en galaxias cercanas, los astrónomos sólo han encontrado cuatro galaxias latentes en los primeros mil millones de años del universo. De ellas, tres tenían masas inferiores a mil millones de masas solares y una, una masa superior a diez mil millones de masas solares. Las observaciones limitadas y la dispersión de las propiedades de las galaxias latentes no fueron suficientes para obtener una imagen clara de la formación estelar temprana.
Pero utilizando los sensibles datos espectroscópicos del JWST, un equipo internacional de astrónomos descubrió 14 galaxias inactivas con un amplio rango de masas en el universo temprano, mostrando que las galaxias inactivas no están limitadas a rangos de masa bajos o muy altos. Los resultados se cargaron en la base de datos de preimpresión arXiv el 27 de junio y aún no han sido revisados por pares.
Tomando un respiro
Los investigadores no esperaban ver galaxias inactivas en el universo primitivo. Dado que estas galaxias son jóvenes, los astrónomos creían que deberían estar formando vigorosamente muchas estrellas nuevas. Sin embargo, en un artículo de 2024, los investigadores describieron el primer descubrimiento de una galaxia inactiva en el universo primitivo.
“El primer descubrimiento de una galaxia inactiva en el universo temprano fue una gran sorpresa porque esa galaxia había sido observada antes con el Hubble, pero no podíamos saber que estaba inactiva hasta el JWST”, dijo Paz.
Esto se debe a que, a diferencia del telescopio espacial Hubble, el instrumento NIRSpec del JWST puede ver la luz de estas galaxias que se ha desplazado al rojo a longitudes de onda cercanas al infrarrojo, y también proporcionar detalles espectroscópicos al respecto. Los astrónomos sentían curiosidad por saber por qué las galaxias primitivas dejaron de formar estrellas y si esto era común en un amplio rango de masas estelares. Una hipótesis planteaba que las galaxias experimentaban brotes de formación estelar y luego períodos de calma, antes de reiniciarse. Paz y su equipo buscaron galaxias que se encontraban entre brotes de formación estelar. Utilizaron datos de galaxias disponibles públicamente en el Archivo DAWN JWST.
Examinaron la luz de unas 1600 galaxias en busca de indicios de estrellas nuevas que no se estaban formando. También se centraron en las señales claras de estrellas de mediana edad o viejas en la luz de las galaxias. El equipo encontró 14 galaxias, con masas que oscilaban entre los 40 y los 30 mil millones de veces la del Sol, que habían interrumpido su formación estelar.
“Hemos encontrado 14 fuentes que respaldan este proceso de formación estelar explosiva, y descubrimos que todas detuvieron su formación estelar entre 10 y 25 millones de años antes de que las observáramos”, explicó Paz. Esto significa que se descubrió que estas 14 galaxias siguen un patrón intermitente de formación estelar, en lugar de una formación estelar continua, y han permanecido inactivas durante al menos entre 10 y 25 millones de años.
Este sueño relativamente corto sugiere que la retroalimentación estelar, como las supernovas o los vientos estelares, hicieron que se silenciaran y que eventualmente podrían reiniciar sus fábricas estelares, dijo Paz.
Sin embargo, aún existe incertidumbre, añadió. “No podemos confirmarlo con certeza porque desconocemos cuánto tiempo permanecerán inactivos, y si permanecen inactivos otros 50 millones de años, significaría que la causa de su extinción es diferente”, explicó Paz.
Este escenario sugeriría que las galaxias están muertas. Sin embargo, sus propiedades actuales permiten un ciclo de arranques y arranques.
Debido a la rareza de las galaxias latentes, gran parte de su misterio sigue siendo desconocido. Sin embargo, los astrónomos esperan que futuras observaciones ayuden a esclarecer estas fábricas de estrellas en reposo. Un próximo programa del JWST, llamado “Bellas Durmientes”, se dedicará al descubrimiento de galaxias latentes en el universo primitivo, afirmó Paz. Este programa permitirá a los astrónomos estimar cuánto tiempo permanece una galaxia en esta fase de reposo y les ayudará a comprender el proceso de formación estelar explosiva.
“Aún hay muchas incógnitas para nosotros, pero estamos un paso más cerca de desentrañar este proceso”, afirmó Paz.
Fuente: Live Science.
