Astrónomos de la Universidad de Cambridge han identificado una de las galaxias muertas más antiguas conocidas, arrojando nueva luz sobre cómo algunas galaxias gigantes del Universo joven dejan repentinamente de formar estrellas.
Utilizando observaciones del Telescopio Espacial James Webb (JWST) y el Atacama Large Millimeter Array (ALMA), los investigadores han descubierto que los agujeros negros supermasivos en crecimiento pueden matar lentamente de hambre a las galaxias en lugar de destruirlas por completo.
Galaxia gigante en el universo primitivo
Clasificada como GS-10578 y apodada la Galaxia de Pablo, esta galaxia existió apenas 3 mil millones de años después del Big Bang.
A pesar de ser tan temprano en la historia del universo, es enorme, alrededor de 200 mil millones de veces la masa del Sol. La mayoría de sus estrellas se formaron hace entre 12.500 y 11.500 millones de años, lo que indica que la rápida formación estelar se produjo antes de que la galaxia dejara repentinamente de estar activa.
La galaxia de Pablo, conocida como la galaxia de «vive rápido, muere joven», dejó de producir estrellas cuando aún era relativamente joven. La causa parece ser una grave escasez de gas frío, esencial para la formación de estrellas.
Hambre, no destrucción
Los investigadores encontraron evidencia de una supresión gradual en lugar de un solo evento catastrófico. El agujero negro supermasivo en el centro de una galaxia calienta repetidamente el gas circundante, impidiendo que reponga la galaxia.
Con el tiempo, este proceso efectivamente sofocó la formación de estrellas. El equipo de investigación describió este fenómeno como «muerte por mil cortes».
Las observaciones de ALMA tenían como objetivo detectar monóxido de carbono, un trazador del gas hidrógeno frío, pero después de unas siete horas de observación, los astrónomos no detectaron casi nada.
La propia falta de gas proporcionó una idea importante, demostrando que el cese de la galaxia fue causado por una lenta hambruna y no por una explosión violenta.
La espectroscopía JWST también reveló un poderoso viento de gas neutro que sale del agujero negro a 400 kilómetros por segundo.
Estos flujos eliminan alrededor de 60 masas solares de gas por año, agotando potencialmente el combustible restante de la galaxia en sólo 16 a 220 millones de años, mucho más rápido que la escala de tiempo de mil millones de años típica de otras galaxias.
Un proceso suave pero peligroso
A pesar de estas condiciones extremas, la galaxia de Pablo mantiene una estructura de disco que gira suavemente, lo que indica que evita fusiones a gran escala y colisiones destructivas.
La formación de estrellas terminó hace unos 400 millones de años y comenzó mucho antes de que comenzara la actividad actual de los agujeros negros. Este patrón sugiere que ciclos repetidos de calentamiento y desgasificación, en lugar de un único evento dramático, impidieron que entrara nuevo combustible en la galaxia.
Al reconstruir la historia de formación estelar de la galaxia, los investigadores concluyeron que el sistema evolucionó con un flujo neto nulo, lo que significa que ningún gas nuevo volvió a llenar la galaxia. Las repetidas intervenciones de los agujeros negros impidieron eficazmente que las galaxias regeneraran material de formación de estrellas.
Influencia en la evolución temprana de las galaxias.
El descubrimiento de esta galaxia muerta ayuda a explicar el número inesperadamente creciente de galaxias gigantes maduras detectadas por JWST en el universo temprano.
Estas galaxias parecían ser más antiguas y evolucionadas de lo que predecían los modelos, lo que desconcertaba a los astrónomos. La lenta hambruna causada por los agujeros negros supermasivos ofrece ahora una explicación convincente de su rápido envejecimiento.
Este estudio también destaca el poder de combinar las observaciones de radio ultraprofundas de ALMA con la espectroscopía infrarroja de JWST.
Al analizar el gas frío y caliente, los astrónomos pueden obtener una imagen más completa de cómo los agujeros negros influyen en la evolución de las galaxias.
Observaciones futuras
El equipo de Cambridge obtuvo 6,5 horas adicionales de tiempo de observación JWST utilizando instrumentos MIRI.
Estas nuevas mediciones se centran en el gas hidrógeno más caliente y ayudan a los científicos a comprender exactamente cómo los agujeros negros supermasivos matan de hambre a galaxias como Pablo.
Al estudiar más galaxias muertas tempranas, los investigadores esperan revelar si la hambruna lenta fue el mecanismo principal que detuvo la formación de estrellas en todo el Universo temprano.
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