Recientemente, se ha prestado mucha atención a las galaxias masivas y activas descubiertas por el JWST en el universo temprano. Pero a diferencia de estas galaxias activas, algunas galaxias descubiertas por el JWST han estado inusualmente tranquilas con poca o ninguna formación estelar activa.
Esto es sorprendente porque el universo primitivo tenía una mayor densidad de galaxias, lo que llevó a más interacciones y, por tanto, a una mayor formación de estrellas. Entonces, encontrar galaxias en las que la formación de estrellas se haya detenido tan temprano ha hecho que los astrónomos se pregunten cómo matar una galaxia.
Esta pregunta no es nueva. Incluso el cosmos relativamente cercano tiene galaxias cuya formación estelar se ha extinguido, a menudo en poco tiempo. Investigaciones anteriores han demostrado que la distribución de la formación estelar activa en las galaxias no es uniforme. Más bien, las galaxias parecen estar activas o muertas, con menos galaxias en el medio. Esto sugiere que existe un mecanismo que detiene rápidamente la formación de estrellas en lugar de una muerte lenta de una galaxia debido a la quedarse pasivamente sin materiales.
Los astrónomos que investigan los mecanismos detrás de esto han considerado dos sospechosos principales: los núcleos galácticos activos (AGN) y las supernovas. En ambos casos, estos eventos energéticos calentarían el medio interestelar, haciendo que las condiciones dentro de las regiones potenciales de formación de estrellas sean demasiado cálidas para condensarse. De hecho, la densidad necesaria para que una nebulosa colapse (conocida como densidad de Jeans) es particularmente sensible a la temperatura.
Pero un nuevo estudio publicado en el servidor de preimpresión arXiv examina si las supernovas pueden ser las culpables del silencio de las galaxias en el universo primitivo. Esta investigación difiere de estudios anteriores porque la tasa de formación de estrellas depende de varios factores, incluida la composición química que ha evolucionado con el tiempo, añadiendo más elementos pesados al universo. Por lo tanto, es posible que los estudios previos que explican el enfriamiento en el universo cercano no se apliquen a las galaxias primitivas.
Para probar si las supernovas eran responsables, los autores construyeron un modelo para explorar cuánta energía podían bombear las supernovas a sus galaxias locales. Luego, esto se comparó con las propiedades observadas de dos galaxias apagadas (JADES-GS-z13-0 y MACS0417-z5BBG) descubiertas por el JWST para determinar si las supernovas estarían calentando el medio interestelar más rápido de lo que la energía podría disiparse a través de otros mecanismos.
La investigación indicó que las supernovas serían más eficientes para detener el formateo de estrellas en galaxias más pequeñas. Sin embargo, si bien ambas galaxias se consideraban de baja masa, las dos galaxias exploradas eran lo suficientemente masivas como para que el calentamiento de las supernovas fuera superado por los mecanismos de enfriamiento. Por lo tanto, no es probable que las supernovas sean las culpables en el caso de estas galaxias.
Al mismo tiempo, ambas galaxias no mostraban signos de un núcleo galáctico activo, lo que también pone en duda este mecanismo. Por tanto, los autores consideran si podría haber otro mecanismo en juego.
Estudios previos de las galaxias han indicado que, aunque ahora están tranquilas, ambas habían pasado por un período de estallido estelar en el que la tasa de formación estelar era significativamente mayor. Los autores sugieren que, incluso sin la adición de supernovas, la presión de radiación del estallido de formación estelar (y especialmente de las estrellas jóvenes y calientes creadas durante el mismo) sería suficiente para calentar el gas. Por lo tanto, sugieren, la naturaleza “particularmente explosiva” de las galaxias tempranas puede en sí misma frenar el ritmo de formación estelar.
Sin embargo, esta sugerencia ya fue explorada en otro estudio reciente también publicado en arXiv. Ese estudio creó simulaciones de galaxias utilizando tres modelos diferentes. En cada uno de ellos pudieron realizar simulaciones que provocarían la interrupción de la formación estelar. Sin embargo, los modelos también indicaron que el efecto era sólo temporal. Además, los autores estudiaron las mismas dos galaxias apagadas y concluyeron que, al menos para JADES-GS-z13-0, el momento de la era de explosión no coincidía con las expectativas del modelo.
En última instancia, será necesario explorar más el tema a medida que se descubran más galaxias tempranas extinguidas. Esto permitirá comparar más ejemplos con los diversos modelos de extinción para encontrar dónde están sus límites y ofrecer mejores límites sobre dónde pueden dominar los distintos mecanismos.
Con información de arXiv
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