Una investigación aporta una nueva perspectiva de por qué las galaxias dejan de formar estrellas

Un equipo de científicos liderados por la Universidad de California en Riverside obtiene una mejor medida de por qué la formación de estrellas se detuvo en cúmulos de galaxias en el universo temprano 

Los cúmulos de galaxias son regiones raras del universo que consta de cientos de galaxias que contienen billones de estrellas, así como gas caliente y materia oscura. 

Durante mucho tiempo se ha sabido que cuando una galaxia cae en un cúmulo, la formación de estrellas se detiene bastante rápidamente en un proceso conocido como "extinción". Sin embargo, lo que realmente hace que las estrellas se apaguen, es un misterio, a pesar de que los astrónomos han propuesto varias explicaciones plausibles. 

Un nuevo estudio internacional dirigido por el astrónomo Ryan Foltz, un ex estudiante graduado de la Universidad de California en Riverside, ha realizado la mejor medición de la escala de tiempo de enfriamiento, midiendo cómo varía a través del 70 por ciento de la historia del universo. El estudio también reveló el proceso que probablemente sea responsable de detener la formación de estrellas en cúmulos. 

Se sabe que cada galaxia que entra en un cúmulo trae consigo un gas frío que aún no ha formado estrellas . Una posible explicación sugiere que, antes de que el gas frío pueda convertirse en estrellas, se "elimina" de la galaxia por el gas caliente y denso que ya se encuentra en el cúmulo, lo que hace que la formación de estrellas cese. 

Otra posibilidad es que las galaxias se "estrangulen", lo que significa que dejan de formar estrellas porque sus reservorios dejan de ser rellenados con gas frío adicional una vez que caen dentro del cúmulo. Se predice que esto será un proceso más lento que la extracción. 

Imagen del Telescopio Espacial Hubble de uno de los grupos SpARCS utilizados en el estudio, visto como apareció cuando el universo tenía 4.800 millones de años. Crédito: Jeffrey Chan, UC Riverside.

Una tercera posibilidad es que la energía de la propia formación de estrellas expulsa gran parte del combustible de gas frío de la galaxia y evita que se formen nuevas estrellas. Se prevé que este escenario de "flujo de salida" ocurra en una escala de tiempo más rápida que la extracción, porque el gas se pierde para siempre en la galaxia y no está disponible para formar nuevas estrellas. 

Debido a que estos tres procesos físicos diferentes predicen que las galaxias se apagarán en diferentes escalas de tiempo relativas a lo largo de la historia del universo, los astrónomos han postulado que, si pudieran comparar la cantidad de galaxias apagadas observadas durante una línea de tiempo prolongada, el proceso dominante que causaría que las estrellas se apagaran, sería más fácilmente evidente. 

Sin embargo, hasta hace poco, era muy difícil encontrar cúmulos distantes, y aún más difícil medir las propiedades de sus galaxias. La investigación internacional Spitzer Adaptation of Red-sequence Cluster Survey, o SpARCS , ahora ha realizado una medición de más del 70 por ciento de la historia del universo, realizada mediante nuevas técnicas de detección de clusters, que permitieron descubrir cientos de nuevos los clusters en el universo distante.

Usando algunos de sus propios grupos SpARCS recién descubiertos, el nuevo estudio dirigido por la UCR descubrió que la galaxia tarda más en dejar de formar estrellas a medida que el universo envejece: solo 1.100 millones de años cuando el universo era joven (4.000 millones de años), 1.3 mil millones de años cuando el universo es de mediana edad (6 mil millones de años) y 5 mil millones de años en el universo actual. 

"La comparación de las observaciones de la escala de tiempo de extinción en las galaxias en grupos en el universo distante con las del universo cercano reveló que un proceso dinámico, como la extracción de gas, se ajusta mejor a las predicciones que la estrangulación o las salidas", dijo Foltz. 

Para realizar esta medida de vanguardia, el equipo de SpARCS requirió 10 noches de observaciones con los telescopios del Observatorio WM Keck (10 metros de diámetro) en Hawai, y 25 noches de observaciones con los telescopios gemelos Gemini (8 metros de diámetro) en hawai y chile. 

"Gracias a la fenomenal inversión en nuestro trabajo de estos observatorios, ahora creemos que tenemos una buena idea de cómo se detiene la formación de estrellas en las galaxias más masivas en cúmulos", dijo Gillian Wilson , profesora de física y astronomía en la UCR y líder de la UCR. Encuesta de SpARCS, en cuyo laboratorio trabajó Foltz cuando se realizó el estudio. "Sin embargo, hay buenas razones para creer que las galaxias de menor masa pueden apagarse mediante un proceso diferente. Esa es una de las preguntas en las que nuestro equipo está trabajando para responder a continuación". 

El equipo ha recibido 50 noches adicionales de tiempo de Géminis y una subvención de $ 1.2 millones de la Fundación Nacional de Ciencia para estudiar cómo se detiene la formación de estrellas en galaxias de masa regular. Wilson también recibió observaciones del Telescopio Espacial Hubble y una subvención de la NASA para analizar imágenes de alta resolución de las galaxias apagadas. 

El trabajo de investigación se publica en la revista Astrophysical Journal. 

Fuente: University of California Riverside,