Si observas galaxias masivas repletas de estrellas, se te podría perdonar que pienses que son fábricas de estrellas, que producen brillantes bolas de gas. Pero, en realidad, las galaxias enanas menos evolucionadas tienen regiones más grandes de fábricas de estrellas, con mayores tasas de formación estelar.
Ahora, investigadores de la Universidad de Michigan han descubierto la razón subyacente: estas galaxias experimentan un retraso de 10 millones de años en expulsar el gas que abarrota sus entornos. Las regiones de formación estelar pueden retener su gas y polvo, lo que permite que más estrellas se fusionen y evolucionen.
En estas galaxias enanas relativamente prístinas, estrellas masivas (estrellas entre 20 y 200 veces la masa de nuestro Sol) colapsan en agujeros negros en lugar de explotar como supernovas. Pero en galaxias más evolucionadas y contaminadas, como nuestra Vía Láctea, es más probable que exploten, generando así un superviento colectivo. El gas y el polvo son expulsados de la galaxia y la formación de estrellas se detiene rápidamente.
Sus hallazgos se publican en el Astrophysical Journal.
«A medida que las estrellas se convierten en supernovas, contaminan su entorno produciendo y liberando metales», dijo Michelle Jecmen, primera autora del estudio e investigadora universitaria. «Argumentamos que en entornos galácticos de baja metalicidad que están relativamente no contaminados, hay un retraso de 10 millones de años en el inicio de fuertes supervientos, lo que, a su vez, da como resultado una mayor formación de estrellas».
Los investigadores de la UM señalan lo que se llama el diapasón de Hubble, un diagrama que representa la forma en que el astrónomo Edwin Hubble clasificó las galaxias. En el mango del diapasón se encuentran las galaxias más grandes. Enormes, redondas y repletas de estrellas, estas galaxias ya han convertido todo su gas en estrellas. A lo largo de los dientes del diapasón hay galaxias espirales que tienen gas y regiones de formación de estrellas a lo largo de sus brazos compactos. Al final de los dientes del diapasón se encuentran las galaxias más pequeñas y menos evolucionadas.
«Pero estas galaxias enanas tienen estas regiones de formación de estrellas realmente mondo», dijo la astrónoma de la UM Sally Oey, autora principal del estudio. «Ha habido algunas ideas sobre por qué es así, pero el hallazgo de Michelle ofrece una explicación muy buena: estas galaxias tienen problemas para detener su formación estelar porque no expulsan su gas».
Además, este período de tranquilidad de 10 millones de años ofrece a los astrónomos la oportunidad de observar escenarios similares al amanecer cósmico, un período de tiempo justo después del Big Bang, dijo Jecmen. En las galaxias enanas prístinas, el gas se acumula y forma espacios a través de los cuales puede escapar la radiación. Este fenómeno ya conocido se denomina modelo de «valla de estacas», en la que la radiación ultravioleta se escapa entre las lamas de la valla. El retraso explica por qué el gas habría tenido tiempo de acumularse.
La radiación ultravioleta es importante porque ioniza el hidrógeno, un proceso que también ocurrió justo después del Big Bang y provocó que el universo pasara de opaco a transparente.
«Por lo tanto, observar galaxias enanas de baja metalicidad con mucha radiación ultravioleta es algo similar a mirar el amanecer cósmico», dijo Jecmen. «Comprender el tiempo cercano al Big Bang es muy interesante. Es fundamental para nuestro conocimiento. Es algo que sucedió hace tanto tiempo; es tan fascinante que podamos ver situaciones similares en las galaxias que existen hoy».
Un segundo estudio, publicado en Astrophysical Journal Letters y dirigido por Oey, utilizó el Telescopio Espacial Hubble para observar Mrk 71, una región de una galaxia enana cercana a unos 10 millones de años luz de distancia. En Mrk 71, el equipo encontró evidencia observacional del escenario de Jecmen. Utilizando una nueva técnica con el Telescopio Espacial Hubble, el equipo empleó un conjunto de filtros que observa la luz del carbono triplemente ionizado.
En galaxias más evolucionadas con muchas explosiones de supernovas, esas explosiones calientan el gas en un cúmulo de estrellas a temperaturas muy altas, hasta millones de grados Kelvin, dijo Oey. A medida que este superviento caliente se expande, expulsa el resto del gas de los cúmulos de estrellas. Pero en ambientes de baja metalicidad como Mrk 71, donde las estrellas no explotan, la energía dentro de la región se irradia. No tiene la posibilidad de formar un superviento.
Los filtros del equipo captaron un brillo difuso del carbón ionizado en todo Mrk 71, lo que demuestra que la energía se está irradiando. Por lo tanto, no hay un superviento caliente, sino que permite que el gas denso permanezca en todo el ambiente.
Oey y Jecmen dicen que su trabajo tiene muchas implicaciones.
«Nuestros hallazgos también pueden ser importantes para explicar las propiedades de las galaxias que el Telescopio Espacial James Webb está observando en este momento en el amanecer cósmico», dijo Oey. «Creo que todavía estamos en el proceso de comprender las consecuencias».
Con información de The Astrophysical Journal
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