Una investigación recientemente publicada indica que los poderosos vientos impulsados por las estrellas son capaces de aniquilar galaxias, impidiendo la creación de nuevas estrellas en un período temprano de la historia cósmica. Este hallazgo, basado en datos del Telescopio Espacial James Webb (JWST), ofrece nuevos conocimientos sobre la evolución galáctica.
El proceso de colisión entre galaxias, que conduce a su fusión en una única estructura masiva, también puede provocar la “muerte” de estos cúmulos celestes al liberar chorros de gas que inhiben la formación de estrellas. Esta compleja interacción cósmica redefine la comprensión de cómo evolucionan las galaxias.
Esta dinámica podría arrojar luz sobre un misterio del universo temprano, donde varias observaciones del Telescopio Espacial James Webb (JWST) han detectado galaxias que crecieron sorprendentemente en tan sólo mil millones de años después del Big Bang. Igualmente inesperado, muchas de estas galaxias ya habían cesado su producción estelar y quedaron inactivas unos mil millones de años después.
Aunque en el pasado se pensaba que los vientos galácticos eran responsables de “matar” las galaxias, los astrónomos carecían de pruebas directas de que este proceso pudiera realmente suprimir la formación de estrellas en una etapa tan remota del cosmos. Ahora, un nuevo estudio publicado el 10 de junio en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, realizado por un equipo internacional, describe cómo las corrientes de gas generadas por las estrellas pueden extinguir las galaxias, creando las estructuras inactivas observadas por el JWST.
Detección de fugas de gas en el universo temprano
Los científicos utilizaron JWST junto con el radiotelescopio Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), ubicado en el desierto de Atacama de Chile, para investigar el sistema de galaxias conocido como CRISTAL-02 tal como existía mil millones de años después del Big Bang. El análisis exhaustivo reveló detalles cruciales sobre su actividad.
Con una masa estelar que supera en 10 mil millones de veces la del Sol, CRISTAL-02 representa una etapa avanzada de una fusión entre múltiples galaxias. Además, el sistema presenta una gigantesca columna de gas, que se extiende a una distancia casi igual a la del propio sistema galáctico y que se escapa al espacio a cientos de kilómetros por segundo.
Este colosal flujo, que comprende 1.500 millones de masas solares, parece estar impulsado por un intenso estallido de formación estelar y la muerte de estrellas, como explican los autores del estudio. Ambos fenómenos ocurren durante colisiones galácticas, comprimiendo grandes nubes de gas y provocando el nacimiento de nuevas estrellas, incluidas estrellas masivas que colapsan en violentas explosiones de supernova cada pocos millones de años. Los intensos vientos radiactivos liberados por estas estrellas jóvenes y sus hermanas mayores moribundas pueden luego suprimir la formación estelar energizando y dispersando bolsas de gas molecular frío antes de que pueda colapsar gravitacionalmente para dar origen a nuevas estrellas.
“La galaxia tiene un viento poderoso que expulsa material dos veces más rápido que la propia galaxia forma estrellas”, dijo en un comunicado Rebecca Davies, astrofísica de la Universidad Tecnológica de Swinburne en Australia. Esta observación resalta la intensidad y efectividad de estos vientos.
El sistema galáctico CRISTAL-02 puede estar creando alrededor de 260 nuevas estrellas de masa solar cada año, un ritmo tres veces mayor que el de galaxias de masa y edad similares. Sin embargo, los investigadores también descubrieron que está perdiendo más de 500 masas solares al año, un ritmo 20 veces más rápido que el observado en las galaxias masivas típicas.
“No sabemos mucho sobre cómo las primeras galaxias dejaron de formar estrellas. Este trabajo muestra directamente este proceso en acción”, explicó Andreas Faisst, astrónomo observacional de Caltech, en un correo electrónico a WordsSideKick.com. Y añadió: “Si el flujo continúa, la galaxia se quedará sin gas para formar estrellas en menos de 100 millones de años, un abrir y cerrar de ojos en términos astrofísicos”.
Evidencia de un fenómeno cósmico común
Esta investigación ofrece un modelo de senescencia galáctica, un proceso de deterioro gradual. “Casi la mitad de las galaxias masivas primordiales interactúan con otras galaxias cercanas, lo que sugiere que no se trata de un fenómeno aislado, sino más bien de un evento cósmico ampliamente distribuido”, añadió Davies.
Sin embargo, simulaciones anteriores indicaron que las corrientes de agujeros negros activos, no las estrellas, podrían ser las principales responsables de la creación de galaxias inactivas. Los flujos de salida impulsados por explosiones estelares cesan cuando se detiene la formación estelar, mientras que los flujos de salida generados por agujeros negros pueden persistir durante cientos de millones de años después.
Por esta razón, los investigadores no pueden descartar la posibilidad de que el flujo observado en CRISTAL-02 haya sido generado por un agujero negro poderoso pero inactivo en el momento de la observación. La complejidad de los fenómenos requiere una investigación continua.
Además, los científicos compararon el flujo de CRISTAL-02 con una muestra de otros 99 flujos similares, que abarcan 12 mil millones de años, para ver si este proceso de retroalimentación evoluciona con el tiempo. Llegaron a la conclusión de que la eficiencia del flujo se ha mantenido prácticamente constante a lo largo de la historia cósmica, incluso cuando las propiedades internas de las galaxias han cambiado y el universo se ha expandido y envejecido. Además, delimitar los mecanismos de retroalimentación en el universo primitivo, que dictan la evolución galáctica, puede ayudar a los astrónomos a mejorar las simulaciones cosmológicas que buscan explicar la apariencia y el comportamiento del cosmos actual.
“Si muchas galaxias tempranas colisionan y experimentan un rápido crecimiento, puede que no sea sorprendente que veamos tantas galaxias ‘muertas’ en el universo temprano”, explicó Davies. “CRYSTAL-02 ofrece una solución natural al misterio de por qué estas galaxias masivas viven rápido y mueren jóvenes”.
Estos procesos todavía están en curso hoy en día y regulan sectores con gran densidad de estrellas en nuestra propia galaxia. También podrían determinar su futuro lejano, ya que la Vía Láctea podría colisionar con Andrómeda, su vecina más cercana, en unos 4.500 millones de años. Esta fusión “probablemente desencadenará una explosión estelar asociada con intensos vientos estelares, tal vez similar a lo que observamos en CRISTAL-02”, predijo Faisst en un correo electrónico, destacando cómo estudios como este nos ayudan a anticipar el destino de nuestro propio hogar cósmico.