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Las galaxias masivas del Universo primitivo deberían haber contenido grandes cantidades de gas molecular frío, el combustible necesario para crear estrellas. Sin embargo, las nuevas observaciones del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) y del telescopio espacial Hubble de la NASA/ESA muestran que estas galaxias tenían muy poco polvo en sus inicios y, por aproximación, muy poco gas molecular; la implicación es que las primeras galaxias interrumpieron la formación de estrellas porque su reserva de gas molecular se agotó o eliminó rápidamente.
"Las galaxias más masivas del Universo vivieron de forma rápida y furiosa, creando sus estrellas en un periodo de tiempo extraordinariamente corto", explica la Dra. Kate Whitaker, astrónoma de la Universidad de Massachusetts, en Amherst.
"El gas, el combustible de la formación de estrellas, debería ser abundante en estos primeros tiempos del Universo".
"Originalmente creíamos que estas galaxias apagadas pisaban el freno sólo unos pocos miles de millones de años después del Big Bang".
"En nuestra nueva investigación, hemos llegado a la conclusión de que las galaxias primitivas no pisaron el freno en realidad, sino que estaban funcionando en vacío".
Utilizando ALMA y el Hubble, la Dra. Whitaker y sus colegas observaron seis galaxias fuertemente lensadas: MRG-M134115, MRG-M013816, MRG-M212917, MRG-M015016, MRG-M045418 y MRG-M142318.
El estudio formó parte de la encuesta sobre galaxias REsolving QUIEscent Magnified (REQUIEM), que utiliza cúmulos de galaxias extremadamente masivos en primer plano como telescopios naturales.
Las observaciones revelaron la emisión del continuo de las galaxias objetivo -un trazador de polvo- en longitudes de onda milimétricas, lo que permitió a los autores inferir la cantidad de gas en las galaxias.
El equipo descubrió que el cese de la formación estelar en estas galaxias no estaba causado por una ineficacia repentina en la conversión de gas frío en estrellas. Por el contrario, fue el resultado del agotamiento o la eliminación de los depósitos de gas en las galaxias.
"Todavía no entendemos por qué ocurre esto, pero las posibles explicaciones podrían ser que, o bien el suministro de gas primario que alimenta la galaxia se ha cortado, o tal vez un agujero negro supermasivo está inyectando energía que mantiene el gas en la galaxia caliente", dijo la Dra. Christina Williams, astrónoma de la Universidad de Arizona.
"Esencialmente, esto significa que las galaxias no pueden rellenar el depósito de combustible y, por tanto, no pueden volver a poner en marcha el motor de la producción de estrellas".
Aunque los astrónomos saben ahora que estas galaxias están funcionando en vacío y que algo les impide rellenar el depósito y formar nuevas estrellas, el estudio representa sólo el primero de una serie de indagaciones sobre lo que hizo que las primeras galaxias masivas funcionaran, o no.
"Todavía tenemos mucho que aprender sobre por qué las galaxias más masivas se formaron tan temprano en el Universo y por qué cerraron su formación estelar cuando había tanto gas frío disponible para ellas", dijo el Dr. Whitaker.
"El mero hecho de que estas bestias masivas del cosmos formaran 100.000 millones de estrellas en un plazo de unos mil millones de años y que de repente cerraran su formación estelar es un misterio que a todos nos encantaría resolver, y REQUIEM ha proporcionado la primera pista".
Fuentes, créditos y referencias:
Quenching of star formation from a lack of inflowing gas to galaxies. Nature 597, 485-488; doi: 10.1038/s41586-021-03806-7
Imagen: Esta imagen compuesta del cúmulo de galaxias MACSJ 0138 muestra datos de ALMA y del Hubble. Crédito de la imagen: ALMA / ESO / NAOJ / NRAO / S. Dagnello, NRAO / STScI / Whitaker et al.
Créditos a SciNews