Astrônomos utilizando Telescópio Espacial James Webb (JWST) identificó una barra estelar en la galaxia masiva GN20. Observada sólo 1.500 millones de años después de Big Bang, este descubrimiento desafía las expectativas establecidas por el modelo estándar de formación de galaxias. El estudio, dirigido por Leindert A. Boogaard, Universidade o Leiden, se envió al servidor de preimpresión arXiv el 14 de mayo, destacando un fenómeno que antes se consideraba improbable en galaxias tan jóvenes.
Las Barras estelares son estructuras alargadas de estrellas que atraviesan el centro de una galaxia, funcionando como embudos cósmicos. Elas canaliza gas en embudo hacia el núcleo galáctico, lo que intensifica la formación de estrellas, alimenta los agujeros negros centrales y contribuye a la construcción de núcleos densos. En el universo cercano, estas barras son comunes, incluso en Via Láctea, pero su formación se considera un proceso lento, que tarda miles de millones de años en desarrollarse.
Descoberta y Observação de GN20
La galaxia GN20 es un sistema masivo rico en gas ubicado con un corrimiento al rojo de 4, lo que lo hace distante y débil. Apesar de quedar envuelto en polvo, el instrumento de infrarrojo medio (MIRI) y la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) de JWST permitieron la penetración de esta capa. Las herramientas Essas han revelado la estructura interna de la galaxia con un detalle sin precedentes.
El análisis isofoto, que mide cómo el brillo de la luz de la galaxia se estira y gira desde el centro hacia afuera, mostró una estructura de barras nítidas. La barra Esta se extiende siete kiloparsecs de un extremo a otro. Un análisis matemático independiente del patrón de luz confirmó de forma autónoma la detección. Las imágenes submilimétricas de alta resolución Observações de Northern Extended Millimeter Array (NOEMA) corroboraron la presencia de una característica en forma de barra en el polvo mapeado, lo que demuestra una fuerte alineación entre la barra estelar y la barra de polvo.
Barra Estelar Desafia Modelos Teóricos
La detección de una barra estelar en GN20 es notable porque, según las teorías existentes, su existencia debería ser poco probable por al menos tres razones fundamentales. Los investigadores indican que la galaxia primitiva, rica en gas, tendría condiciones desfavorables para la formación de este tipo de estructuras.
- Colapso Estrutural:Las estrellas Barras que se forman normalmente se consideran resistentes, pero las condiciones iniciales del universo sugerían que colapsarían por su propio peso.
- Tempo de Crescimento:Hacer crecer una barra hasta siete kiloparsecs llevaría miles de millones de años, un período incompatible con la edad observada de GN20 (1.500 millones de años después de Big Bang).
- Supressão por Gás:Según los modelos estándar, la abundante cantidad de gas en las galaxias primitivas debería haber suprimido o retrasado la formación de barras.
El equipo, sin embargo, señala que todos estos obstáculos pueden superarse mediante la presencia de gas altamente turbulento en todo el disco interior con una elevada fracción de gas.
Turbulência de Gás y Formação de Barra
Investigación de Boogaard et al. sugiere que la clave para la formación de la barra estelar en GN20 radica en el estado de su gas. La turbulencia y la alta fracción de gas en el disco interno de la galaxia habrían permitido que la barra se estabilizara y creciera. Esta es una explicación crucial que integra las observaciones con la teoría, mejorando nuestra comprensión de la evolución temprana de las galaxias.
Los investigadores de Embora mencionan incertidumbres como la estimación de la masa estelar de la barra y las regiones del núcleo debido a la extrema cantidad de polvo, pero la conclusión principal permanece. Eles afirma que GN20 es un sistema rico en gas y la barra de estrellas es real. El instrumento MIRI de JWST contribuyó decisivamente a hacer transparente el polvo y revelar estas complejas estructuras internas.
Implicações a Evolução Galáctica
Las observaciones detalladas de GN20 también indican dónde se concentra la formación de estrellas. En el punto donde la barra se encuentra con el disco exterior del sur, el gas se acumula y desencadena un punto caliente de intensa formación estelar. En el centro, la barra atrae material hacia adentro, alimentando una explosión estelar nuclear y posiblemente un agujero negro supermasivo. El factor Este probablemente sea crucial para la extraordinaria tasa de formación estelar de GN20, que supera las 1.000 masas solares por año.
La alta tasa de formación estelar de Essa puede ser impulsada por la barra que canaliza gas y polvo hacia el centro, donde desencadena una intensa explosión nuclear estelar en el disco rico en gas y alimenta el potencial núcleo galáctico activo. El descubrimiento sugiere que galaxias como GN20 pueden no ser simplemente una fase de la evolución galáctica. La formación estelar impulsada por barras podría explicar el enigma de cómo las galaxias elípticas masivas y muertas observadas en el universo actual alcanzaron este estado, y por qué algunas de ellas parecen haberse extinguido tan pronto. El hallazgo de Este representa un importante eslabón perdido en la comprensión de la evolución de las galaxias.
