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Cuando una galaxia se queda sin gas y polvo, el proceso de nacimiento de estrellas se detiene. Eso lleva miles de millones de años.

Pero hay una galaxia que ya estaba muerta cuando el Universo tenía sólo 700 millones de años. ¿Que le paso a eso?

Eso es lo que quiere saber un equipo internacional de astrónomos.

«Los primeros cientos de millones de años del Universo fueron una fase muy activa, con muchas nubes de gas colapsando para formar nuevas estrellas», dijo Tobias Looser del Instituto Kavli de Cosmología de la Universidad de Cambridge.

«Las galaxias necesitan un rico suministro de gas para formar nuevas estrellas, y el universo primitivo era como un buffet libre».

Entonces, cuando la galaxia JADES-GS-z7-01-QU apareció en una observación del JWST, no mostró mucha evidencia de formación estelar en curso. (JADES significa JWST Advanced Deep Extragalactic Survey). Está en lo que los astrónomos llaman un estado «apagado» y parece como si la formación de estrellas comenzara y se detuviera rápidamente.

Descubrir por qué le sucedió esto a la joven galaxia es un paso importante en cosmología. ¿Por qué dejó de crear estrellas? Y, ¿los factores que afectan la formación estelar eran los mismos entonces que lo son hoy?

Imagen compuesta del campo GOODS-South donde se encuentra la galaxia JADES-GS-z7-01-QU. Esto es parte de un estudio profundo utilizando dos telescopios de 8,2 metros. Posteriormente, JWST se centró en una pequeña porción de este campo. (ESO/M Hayes)

Cuando una galaxia deja de formar estrellas

La extinción de la formación estelar es algo que los astrónomos no esperan que suceda rápidamente.

«Sólo más tarde en el Universo empezamos a ver que las galaxias dejan de formar estrellas, ya sea debido a una agujero negro o algo más», dijo el Dr. Francesco D’Eugenio, también del Instituto Kavli de Cosmología y coautor con Looser de un artículo reciente sobre JADES-GS-z7-01-QU.

El nacimiento de estrellas generalmente comienza cuando las nubes de gas se fusionan. Las regiones ricas en gas, incluidas las galaxias, son lugares privilegiados para las guarderías de estrellas. Los datos del JWST sobre JADES-GS-z7-01-QU muestran que esta galaxia bebé experimentó un período muy intenso de formación estelar poco después de comenzar a formarse (después de la Época de Reionización). Durante entre 30 y 90 millones de años, estuvo en llamas con la formación de estrellas. Entonces, de repente, se detuvo.

Esto no es sorprendente, aunque los astrónomos no están seguros de por qué se detuvo. Es evidente que se quedó sin gasolina. Tal vez un agujero negro supermasivo en su corazón devoró gran parte de la «materia estelar» disponible. Los rápidos vientos y chorros del agujero negro también podrían haber expulsado completamente de la galaxia una gran cantidad de material de nacimiento de estrellas.

También es posible que el ritmo muy rápido de formación estelar que experimentó JADES-GS-z7-01-QU simplemente haya agotado el suministro. Según Looser, esto no es imposible.

«Todo parece suceder más rápido y más dramáticamente en el universo temprano, y eso podría incluir galaxias que pasan de una fase de formación estelar a una fase inactiva o apagada», dijo.

Averiguar la respuesta

A partir de los datos actuales del JWST no queda claro qué pasó con esta pequeña galaxia en los albores de los tiempos. Los astrónomos todavía están investigando los datos.

«No estamos seguros de si alguno de esos escenarios puede explicar lo que hemos visto ahora con Webb», dijo el coautor del artículo, el profesor Roberto Maiolino.

«Hasta ahora, para comprender el Universo primitivo, hemos utilizado modelos basados ​​en el universo moderno. Pero ahora que podemos mirar mucho más atrás en el tiempo y observar que la formación estelar se extinguió tan rápidamente en esta galaxia, los modelos basados ​​en Es posible que sea necesario revisar el universo moderno».

Imagen abstracta de gases reinoizantes.
La época de la reionización fue cuando la luz de las primeras estrellas pudo viajar a través del Universo temprano. En ese momento, las galaxias comenzaron a ensamblarse, al igual que agujeros negros. La joven galaxia JADES-GS-z7-01-QU pasó por una fase de explosión estelar durante este tiempo y luego dejó de formar estrellas. (Paul Geil/Simon Mutch/Universidad de Melbourne)

Eso significa más observaciones usando JWST.

«Estamos buscando otras galaxias como ésta en el Universo temprano, lo que nos ayudará a establecer algunas limitaciones sobre cómo y por qué las galaxias dejan de formar nuevas estrellas», dijo D’Eugenio.

«Podría darse el caso de que las galaxias en el Universo temprano ‘mueran’ y luego vuelvan a la vida; necesitaremos más observaciones para ayudarnos a descubrirlo».

Existe otra posibilidad que los astrónomos querrán investigar. JADES-GS-z7-01-QU parecía muerto en el momento de su vida cuando JWST lo observó. Pero es posible que la extinción del nacimiento de estrellas fuera sólo algo temporal. Quizás fue causado por salidas periódicas de material estelar al espacio interestelar (impulsadas por el agujero negro en el núcleo). También se ha observado que otras galaxias están tomando un descanso para formar estrellas, pero son mucho más masivas que ésta.

Quizás JADES-GS-z7-01-QU puso en marcha la fábrica de formación de estrellas más adelante en su historia. En ese caso, bien podría haberse vuelto mucho más masivo en épocas posteriores de la historia cósmica.

Y esto proporciona una idea intrigante: quizás otras galaxias «apagadas» también tomaron un descanso y luego recibieron una infusión masiva de gas, tal vez a través de colisiones con otras galaxias, para crear generaciones posteriores de estrellas. Las futuras observaciones del JWST deberían descubrir más de estas galaxias y eso debería permitir a los astrónomos estudiar sus fases apagadas con más detalle.

Este artículo fue publicado originalmente por Universo hoy. Leer el artículo original.