Sorprendentemente alta fracción de galaxias muertas encontradas en la antigua ‘ciudad’ galáctica


Un equipo internacional de astrónomos dirigido por investigadores de la Universidad de California, Riverside, ha descubierto un cúmulo masivo inusual de galaxias jóvenes que se forman en el universo primitivo. La metrópolis galáctica en crecimiento recientemente descubierta, llamada MAGAZ3NE J095924+022537, es un cúmulo de galaxias recién nacido, o protocúmulo, que consta de al menos 38 galaxias miembros, y está a unos 11.800 millones de años luz de distancia de la Tierra.

Los cúmulos de galaxias crecen con el tiempo bajo la gravedad y, en el universo actual, pueden contener cientos o incluso miles de galaxias, así como gas caliente y materia oscura. A medida que pasa el tiempo, sus galaxias queman el combustible disponible y evolucionan de galaxias vigorosamente formadoras de estrellas a galaxias rojas y muertas.

En el universo primitivo, todos los protocúmulos distantes previamente descubiertos como, por ejemplo, «La Telaraña» (izquierda: impresión artística) están llenos de galaxias que forman vigorosamente estrellas. En contraste, el protocúmulo recién descubierto “MAGAZ3NE J095924+022537” contiene una alta fracción de galaxias rojas y muertas como el cúmulo cercano “Coma” (derecha). El descubrimiento de un cúmulo antiguo que contiene galaxias que se asemejan a las que se encuentran en los cúmulos modernos fue una gran sorpresa. Crédito: Telaraña: M. Kornmesser/ESO; Coma: Russ Carroll, Robert Gendler y Bob Franke/Observatorio Conmemorativo Dan Zowada.

«En el universo primitivo, todos los protocúmulos descubiertos hasta ahora están llenos de galaxias con formación estelar vigorosa», dijo Ian McConachie, estudiante graduado en el Departamento de Física y Astronomía de UC Riverside y autor principal del artículo de investigación publicado en Astrophysical Journal. . «Pero increíblemente, a diferencia de todos los otros protocúmulos que se han encontrado en esta época, muchas galaxias en MAGAZ3NE J0959 parecen haber dejado de formar estrellas».

La coautora Gillian Wilson, profesora de física y astronomía en la UCR en cuyo laboratorio trabaja McConachie, dijo que J0959 fue descubierto a partir del sondeo «Massive Ancient Galaxies At Z > 3 NEar-infrared» (MAGAZ3NE), diseñado para descubrir y estudiar galaxias ultramasivas y sus vecinos

«Estamos viendo este protocúmulo como apareció cuando el universo tenía menos de 2 mil millones de años», dijo. «Es como si tomaras un cúmulo como Coma, el rico cúmulo de galaxias más cercano a la Tierra, y lo dejaras caer en el universo primitivo».

El coautor Benjamin Forrest, ex investigador postdoctoral en el laboratorio de Wilson que ahora trabaja en UC Davis, explicó que en el corazón de MAGAZ3NE J0959 hay una galaxia ultramasiva que ya ha formado una masa de más de 200 mil millones de soles.

«Por qué esta galaxia ultramasiva y tantas de sus vecinas formaron la mayoría de sus estrellas y luego se volvieron inactivas cuando el universo aún era tan joven, en contraste con otros protocúmulos conocidos de la misma época, es un gran misterio», dijo. «Por qué sus galaxias son tan diferentes a las de todos los demás protocúmulos conocidos, y tan similares a las de Coma, es un completo misterio».

Forrest agregó que MAGAZ3NE J0959 fue descubierto desde tierra, pero el advenimiento de nuevas y poderosas capacidades, como el Telescopio Espacial James Webb recientemente lanzado, pronto debería revelar si hay otros protocúmulos como MAGAZ3NE J0959 llenos de galaxias muertas que esperan ser encontradas en el universo primitivo.

«Si tales protocúmulos se encontraran en grandes cantidades, significaría que el paradigma actual de formación de protocúmulos requeriría una revisión importante», dijo Forrest. «Tendría que adoptarse un nuevo escenario de protocúmulos existentes en una diversidad de estados en el universo primitivo. Con muchas galaxias miembros apagándose en los primeros dos mil millones de años, esto casi seguramente plantearía desafíos importantes para los modelos actuales de simulación de galaxias».

El equipo utilizó observaciones espectroscópicas del Espectrógrafo de Objetos Múltiples para Exploración Infrarroja del Observatorio W. M. Keck, o MOSFIRE, para realizar mediciones detalladas de MAGAZ3NE J0959 y cuantificar con precisión sus distancias.

Estrechamente asociada a la cuestión de cómo se forman las galaxias ultramasivas está la cuestión del entorno en el que se forman, por ejemplo, ¿siempre se encuentran en entornos sobredensos como los protocúmulos, o también pueden formarse de forma aislada? A continuación, el equipo planea estudiar la vecindad de todas las demás galaxias ultramasivas en la encuesta MAGAZ3NE para responder a esta pregunta.

Otros investigadores involucrados en el estudio son Cemile Marsan y Adam Muzzin de la Universidad de York, Canadá; Michael Cooper de la Universidad de California en Irvine; Marianna Annunziatella y Danilo Marchesini de la Universidad de Tufts; Jeffrey Chan y Mohamed Abdullah de UCR; Percy Gómez del Observatorio Keck; Paolo Saracco del Observatorio Astronómico de Brera, Italia; Julie Nantais de la Universidad Nacional Andrés Bello, Santiago, Chile.

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