Las galaxias gigantes mueren de dentro hacia afuera

Los astrónomos han mostrado, por primera vez, cuál fue el proceso que hizo que las galaxias “muertas” dejaran de formar estrellas hace miles de millones de años. El telescopio VLT (Very Large Telescope) de ESO y el telescopio espacial Hubble de NASA/ESA, han revelado que tres mil millones de años después del Big Bang, estas galaxias todavía formaban estrellas en sus zonas exteriores, pero no en su interior. La disminución en el ritmo de formación estelar parece haberse iniciado en los núcleos de las galaxias, extendiéndose luego a las partes exteriores. Los resultados se publican en la edición del 17 de abril de 2015 de la revista Science.

Uno de los  grandes misterios de la astrofísica se ha centrado en cómo las masivas e inactivas galaxias elípticas, tan comunes en el universo moderno, frenaron hasta “desconectar” su otrora frenético ritmo de formación estelar. Estas colosales galaxias, a menudo también llamadas esferoides debido a su forma, típicamente contienen, en su atestado centro, una densidad de estrellas diez veces mayor a la de nuestra galaxia, la Vía Láctea, y tienen cerca de diez veces su masa.

Los astrónomos se refieren a estas grandes galaxias como rojas y muertas, ya que exhiben una amplia abundancia de antiguas estrellas rojas, pero muestran la ausencia de jóvenes estrellas azules y no presentan evidencia de formación de nuevas estrellas. La edad estimada de las estrellas rojas sugiere que estas galaxias dejaron de crear nuevas estrellas hace 10.000 millones de años. Este “apagón” comenzó justo en el clímax de la formación de estrellas en el Universo, cuando muchas galaxias aún estaban dando a luz a estrellas a un ritmo casi veinte veces más rápido que el actual.

«Los esferoides masivos muertos contienen aproximadamente la mitad de todas las estrellas que el universo ha producido durante toda su vida», señala Sandro Tacchella, del Instituto Federal de Tecnología de Zúrich (ETH, Suiza), autor principal del artículo. «No podemos pretender una comprensión de cómo el universo evolucionó y se convirtió en lo que hoy vemos a no ser que comprendamos  a su vez cómo estas galaxias han llegado a ser lo que son».

Tacchella y sus colegas observaron un total de 22 galaxias, abarcando un determinado rango de masas, de una época de unos 3.000 millones años después del Big Bang [1].  El instrumento SINFONI, instalado en el VLT (Very Large Telescope) de ESO, recogió la luz de esta selección de galaxias, mostrando precisamente dónde se estaban produciendo nuevas estrellas. SINFONI pudo hacer estas detalladas mediciones de galaxias distantes gracias a su sistema de óptica adaptativa, que anula en gran medida las aberraciones que la atmósfera de la Tierra genera en la luz que recibimos.

Los investigadores también estudiaron datos del mismo conjunto de galaxias obtenidos por el Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA, aprovechando la ubicación del telescopio en el espacio y la ausencia de aberraciones al estar por encima de nuestra atmósfera. La cámara WFC3 del Hubble tomó imágenes en el infrarrojo cercano, revelando la distribución espacial de las estrellas más viejas dentro de las galaxias con formación estelar activa.

«Resulta sorprendente que el sistema de óptica adaptativa de SINFONI pueda eliminar en gran medida los efectos atmosféricos y recopilar información sobre dónde están naciendo nuevas estrellas y hacerlo con exactamente la misma precisión con la que el Hubble nos permite estudiar las distribuciones de masas estelares«, comenta Marcella Carollo, también de ETH Zúrich y coautora del estudio.

Según los nuevos datos, las galaxias más masivas de la muestra mantuvieron una producción constante de nuevas estrellas en sus periferias. En sus núcleos, densamente poblados, sin embargo, la formación estelar había cesado.

Según palabras de Alvio Renzini, del Observatorio de Padua (Instituto Nacional Italiano de Astrofísica), «Esta nueva demostración de la tendencia de las galaxias masivas a “apagar” su formación estelar de dentro hacia afuera debería ayudar a comprender mejor los mecanismos subyacentes implicados sobre los que los astrónomos llevan tiempo debatiendo”.

Una de las teorías preferidas es la que plantea que el agujero negro central supermasivo de la galaxia, al alimentarse de la materia que lo rodea, dispersa el material necesario para la fabricación de estrellas debido a los torrentes de energía que libera durante su “ingesta”. Otra idea expone que el gas frío deja de fluir en una galaxia, dejándola sin la materia prima para fabricar nuevas estrellas y transformándola en un esferoide rojo y muerto.

«Hay muchas sugerencias teóricas diferentes para explicar los mecanismos físicos que conducen a la muerte de los esferoides masivos«, afirma la coautora Natascha Förster Schreiber, del Instituto Max-Planck de Física Extraterrestre(Garching, Alemania). «Descubrir que la disminución de la formación estelar empieza en el centro y sigue su camino hacia las zonas exteriores es un paso muy importante hacia el entendimiento de cómo el universo llegó a tener el aspecto que tiene ahora».

Notas

[1] La edad del Universo es, aproximadamente, de 13.800 millones de años, así que las galaxias estudiadas por Tacchella y sus colegas generalmente se ven tal y como eran hace más de 10.000 millones de años.

(ESO)