Astrofísicos de la Universidad Hebrea de Jerusalén publicaron un nuevo modelo teórico que resuelve el misterio de la formación de las primeras galaxias masivas en el universo, en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Los hallazgos explican naturalmente las observaciones recientes realizadas con el Telescopio Espacial James Webb (JWST), que revelaron un sorprendente exceso de galaxias masivas en el universo, ya en los primeros 500 millones de años después del Big Bang, en contra de la teoría comúnmente aceptada.
El telescopio James Webb se lanzó al espacio a fines de 2021 y comenzó a producir imágenes de galaxias distantes en julio de 2022. Los investigadores descubrieron inesperadamente un exceso de galaxias masivas en el universo primitivo en comparación con la cantidad de galaxias esperadas según la teoría común.
Según el modelo propuesto por los investigadores, las condiciones especiales que prevalecieron en las galaxias primordiales, de alta densidad y baja abundancia de elementos pesados, permitieron la formación de estrellas con alta eficiencia sin interferencia de otras estrellas. El equipo de investigación del Instituto Racah de Física de la Universidad Hebrea estuvo dirigido por el profesor Avishai Dekel con el Dr. Kartick Sarkar, el profesor Yuval Birnboim, el Dr. Nir Mandelker y el Dr. Zhaozhou Li.
«Ya en los primeros quinientos millones de años, los investigadores identificaron galaxias que contienen cada una alrededor de diez mil millones de estrellas como nuestro sol», comparte el profesor Dekel. «Este descubrimiento sorprendió a los investigadores que intentaron identificar explicaciones plausibles para el rompecabezas, que van desde la posibilidad de que la estimación observacional del número de estrellas en las galaxias sea exagerada, hasta sugerir la necesidad de cambios críticos en el modelo cosmológico estándar del Big Bang. «
De acuerdo con la teoría prevaleciente sobre la formación de galaxias, la gravedad hace que el gas disperso en el universo se colapse en los centros de gigantescas nubes esféricas de materia oscura, donde se convierte en estrellas luminosas, como el sol. Sin embargo, la teoría y las observaciones hasta la fecha han demostrado que la eficiencia de la formación de estrellas en las galaxias es baja, con solo alrededor del 10 por ciento del gas que cae en las nubes convirtiéndose en estrellas.
La ineficiencia se debe a que el gas restante se calienta o es expulsado de las galaxias bajo la influencia de los vientos y las explosiones de supernova de las estrellas que logran formarse primero. Esto contradice las indicaciones recientes de JWST de grandes cantidades de estrellas creadas en un corto período de tiempo.
En este estudio, el profesor Dekel y su equipo proponen un proceso denominado «estallido estelar sin retroalimentación» (FFB), que naturalmente explica el misterio. Bajo las condiciones únicas que prevalecen en las galaxias tempranas, el gas se convierte eficientemente en estrellas sin ser interrumpido por procesos de retroalimentación. Esta idea se basa en un retraso de más de un millón de años entre la formación de estrellas masivas y sus explosiones posteriores como supernovas.
Antes del enriquecimiento del gas por elementos pesados producidos en las estrellas, los investigadores sugieren que las nubes formadoras de estrellas en el denso universo primitivo tenían una densidad por encima de un umbral que permitía el rápido colapso del gas en estrellas dentro de la «ventana de oportunidad» de uno. millones de años Este proceso de formación de estrellas de alta eficiencia en ausencia de retroalimentación explica el exceso observado de galaxias masivas.
«La publicación de esta investigación marca un importante paso adelante en nuestra comprensión de la formación de galaxias masivas primordiales en el universo y, sin duda, impulsará más investigaciones y descubrimientos», concluye el profesor Dekel. «Las predicciones de este modelo se probarán utilizando las nuevas observaciones acumuladas del Web Space Telescope, donde parece que algunas de estas predicciones ya están confirmadas».
Dekel agrega que las implicaciones importantes del escenario FFB propuesto se investigarán en estudios futuros. Estos incluyen la formación eficiente de agujeros negros semilla de mil masas solares en los centros de los cúmulos de formación estelar FFB, que son la clave para explicar los agujeros negros sorprendentemente supermasivos de mil millones de masas solares que se ven en los centros de galaxias a medio metro de distancia. mil millones de años después.
Con información de Monthly Notices
