Al mediodía cósmico, las galaxias hinchadas crean estrellas por más tiempo

Un conjunto de veinticinco galaxias de disco. (Agrandar imagen).
La vista de la izquierda muestra la luz emitida en la línea H-alfa desde el gas interestelar como resultado de la formación estelar en curso. Los paneles de la derecha muestran la luz en el rango óptico emitida por una mezcla de estrellas jóvenes (más azul) y viejas (más rojo).
Cada galaxia se puede ver rotada de canto debajo de su vista frontal.
Crédito de la imagen: Colaboración TNG.

Las galaxias con discos extendidos mantienen la productividad, revela una investigación

Las galaxias masivas con discos «hinchados» extendidos extra grandes produjeron estrellas durante más tiempo que sus primas más compactas, revela un nuevo modelo.

En un artículo publicado en el ‘Astrophysical Journal’, los investigadores, muestran que el tamaño de una galaxia influye en dejar de hacer nuevas estrellas. La investigación fue dirigida por la Dra. Anshu Gupta y la Profesora Asociada Kim-Vy Tran. Ambas son del Centro de Excelencia ARC de Australia en Astrofísica del Cielo en 3 Dimensiones (ASTRO 3D).

“Hay un período en la vida del Universo conocido como el ‘mediodía cósmico’, que ocurrió hace unos 10 mil millones de años”, dijo el Dr. Gupta.

“Fue entonces cuando la formación de estrellas en galaxias masivas estaba en su apogeo. Después de eso, el gas en la mayoría de estas galaxias se calentó, en parte debido a los agujeros negros centrales, y dejaron de formar estrellas».

«Sin embargo, en las galaxias muy, muy estiradas, encontramos que las cosas no se calentaron tanto y los agujeros negros no ejercieron una influencia tan grande. Entonces las estrellas se siguieron formando durante un período más largo».

El descubrimiento: Relación entre el tamaño del disco galáctico y la formación estelar en la galaxia

La Dra. Gupta y la Dr. Tran, descubrieron que podían predecir el final de la formación estelar basándose en el tamaño del disco de una galaxia. Esa es la región plana y circular que rodea su centro, que comprende estrellas, gas hidrógeno y polvo. Ambos investigadores tienen sede en la Universidad de Nueva Gales del Sur, Sydney,

“Donde las estrellas en el disco están ampliamente distribuidas – podría llamarlo ‘hinchado’ – el gas permanece más frío. Debido a ello, continúa fusionándose bajo la acción de la gravedad y formando nuevas estrellas”, dijo la Dra. Gupta.

“En las galaxias con discos más compactos, el gas se calienta con bastante rapidez y pronto es demasiado energético para aglomerarse. Entonces la formación de estrellas termina justo después del mediodía cósmico. Los discos hinchados duran mucho más, digamos hasta el té cósmico de la tarde «.

Simulaciones y supercomputadoras junto a sondeos del cielo con telescopios terrestres y espaciales

Para hacer sus hallazgos, los investigadores, con colegas de Melbourne, Alemania, México y Estados Unidos, utilizaron simulaciones cosmológicas de formación de galaxias. Estas últimas son de una colaboración internacional conocida como el proyecto IllustrisTNG .

Esto se integró con observaciones profundas de un proyecto dirigido por Australia conocido como Encuesta de Línea de Emisión Espectroscópica de Objetos Múltiples ( MOSEL ).

«Las simulaciones IllustrisTNG requirieron millones de horas de tiempo de supercomputadora», dijo la Dra. Tran.

“Y la encuesta MOSEL necesita tanto el Observatorio WM Keck en Hawai’i como el Telescopio Espacial Hubble».

“Los resultados significan que por primera vez hemos podido establecer una relación entre el tamaño del disco y la formación de estrellas. Así que ahora los astrónomos podrán observar cualquier galaxia del Universo y predecir con precisión cuándo dejará de producir estrellas. Ya sea justo después del almuerzo o más tarde en la tarde cósmica”.

El caso de la Vía Láctea

La Vía Láctea, por cierto, es una galaxia masiva que todavía está formando estrellas. Eso es porque fue algo así como un comienzo tardío cósmico.  Cuando llegó el mediodía cósmico, era muy pequeña, contenía solo una décima parte de la masa de estrellas que alberga hoy. No alcanzó el estado ‘masivo’ hasta mucho, mucho después.

Como resultado, el gas y el polvo que contiene aún no se han calentado lo suficiente como para apagar el proceso de formación de estrellas.

Sin embargo, no es una galaxia hinchada extendida, por lo que se apagará, relativamente hablando, más temprano que tarde.

Consideraciones finales

“El mediodía cósmico fue hace mucho tiempo”, dijo el Dr. Gupta. “Yo diría que a estas alturas el Universo ha alcanzado la noche cósmica. Aún no es de noche, pero las cosas definitivamente se han ralentizado».

Además de UNSW, los miembros del equipo provenían de las isguientes instituciones. La Universidad de Swinburne, el Max-Planck-Institut fur Astronomie, la Universidad Nacional Autónoma de México, el Instituto Flatiron y la Universidad de Columbia, ambos en Nueva York.

Fuente: ASTRO 3D.

Artículo original: «At cosmic noon, puffy galaxies make stars for longer«. Andrew Masterton. February 3rd, 2021.

Material relacionado

NGC 300 es muy interesante porque es muy normal. Una galaxia espiral de tipo Sc en el cercano grupo de galaxias Sculptor. NGC 300 muestra los típicos brazos espirales azules , un núcleo compacto esperado y la cantidad necesaria de estrellas , cúmulos de estrellas y nebulosas. Por lo tanto, estudiar NGC 300 debería indicar cómo, exactamente, funciona una galaxia espiral normal. Con este objetivo, NGC 300 y sus alrededores se estudiaron con exquisito detalle, creando y combinando una serie de imágenes de alta resolución. De esa forma se creó el conglomerado que se ve en el cuadro de arriba. NGC 300 se encuentra a solo 7 millones de años luz de distancia, abarca casi la misma cantidad de cielo que la Luna llena. Se puede ver con un pequeño telescopio hacia la constelación del Escultor .
Créditos: M. Schirmer (IAEF, Bonn), W. Gieren (Univ. de Concepción, Chile), et al., ESO / NASA /APOD.

La formación de estrellas dentro de las nubes de gas interestelar avanza muy rápidamente, pero es altamente ineficiente. La mayor parte del gas se dispersa rápidamente por la radiación estelar, lo que revela que las galaxias son sistemas altamente dinámicos. Son como “calderos cósmicos”, que consisten en bloques de construcción que cambian constantemente su apariencia. Un equipo de científicos de la Universidad de Heidelberg ha llegado a estas conclusiones basadas en las nuevas observaciones de la galaxia espiral NGC300.

El siguiente artículo lo presenta y contiene una selección de recursos sobre el tema

Sobre la coevolución de las galaxias y sus agujeros negros super masivos

a)_ Argumentos a favor

Se piensa que los jets que emanan de los agujeros negros super masivos en el centro de las galaxias regulan el nacimiento de estrellas en la galaxia. Esto se debe a que modifican las condiciones del gas circundante de dos maneras. Ya sea provocando ondas de choque que aumentan la densidad del gas, desencadenando el nacimiento de estrellas. O bien,  interrumpiendo el proceso de formación de estrellas, al dispersar el gas que lo alimenta. Estudiando este proceso junto al hallazgo de una relación entre la masa de una galaxia y la de su agujero negro supermasivo, condujo a un planteo. Sugerir la coevolución de ambos (la galaxia y su ANS).

Un interesante artículo de la Astrofísica catalana  Mar Mezcua, describe el hallazgo de la coevolución , implicando que dichos ANS regulan el crecimiento de las galaxias. También aborda el estudio de la validez o no, de esta relación cuando las galaxias forman parte de un cúmulo de galaxias.

b)_ Argumentos en contra

Sin embargo, un estudio publicado en Febrero de 2018, pone dudas sobre la coevolución de los agujeros negros supermasivos y las galaxias que los albergan. El equipo utilizó la sensibilidad de ALMA, que es excelente para investigar las propiedades del gas molecular y las actividades de formación de estrellas en galaxias. Realizó su investigación observando el CO (monóxido de carbono molecular) y el polvo frío de la galaxia WISE1029.  Tras un análisis detallado, sorprendentemente encontraron que no hay señales de un importante flujo de gas molecular. Además, la actividad de formación de estrellas no se activa ni se suprime. Esto indica que un fuerte flujo de gas ionizado lanzado desde el agujero negro supermasivo (el jet) en WISE1029 no afecta significativamente al gas molecular circundante ni a la formación de estrellas:

Ver también la charla:

Curiosidades

Galaxias espirales supergigantes

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Crédito: NASA, SDSS.

Un nuevo tipo de “extrañas bestias galácticas” han sido vistas en el desierto cósmico. Apodadas “super espirales,” estas galaxias  sin precedentes, hacen enana a  nuestra propia galaxia espiral, la Vía Láctea. Compiten en tamaño y brillo con las galaxias más grandes del universo.

Las galaxias super espirales se han ocultado a la vista durante largo tiempo imitando la apariencia de las galaxias espirales típicas. Un nuevo estudio usando datos archivados de la NASA revela  que  estos objetos aparentemente cercanos son, de hecho lejanos, siendo versiones monstruosas de las espirales típicas. Estas raras super espirales, plantean a los investigadores la interrogante  de cómo estos gigantes podrían haber surgido.

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