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Los agujeros negros ayudaron a sofocar la formación de estrellas en el universo primitivo

Mientras algunas galaxias continúan formando estrellas, otras mueren y viven vidas más negativas. Se desconoce qué causó que estas galaxias dejaran de formar estrellas a una edad tan temprana, sobre todo porque están tan lejos y son tan débiles que pasan desapercibidas.

Cientos de galaxias se ven en esta región del cielo, llamada COSMOS. Más lejos se ven como pequeños puntos rojos agrandados a lo largo del borde de la imagen. Al «agregar» todas estas galaxias aparece una señal uniforme, lo que ha llevado a los científicos a rastrear por qué mueren las galaxias. Crédito de la imagen: NAOJ.

Sin embargo, un equipo de astrónomos dirigido por Universidad de Copenhague Descubrieron que los agujeros negros ayudaron a detener la formación de estrellas al combinar la luz de miles de galaxias.

En nuestra galaxia, la Vía Láctea, nace una nueva estrella una vez al año.

Algunas galaxias forman estrellas más rápido que otras, y las galaxias más activas del universo primitivo producían cientos o quizás miles de estrellas al año. Por otro lado, otros son empujados al extremo opuesto y dejan de generar estrellas completamente nuevas. El número de sus estrellas se desvanece gradualmente, dejando solo pequeñas estrellas rojizas.

Se desconoce la explicación del llamado enfriamiento, particularmente en el universo primitivo, aunque la raza humana sabe que debe tener algo que ver con el agotamiento del combustible de las estrellas: el gas frío. Sin embargo, no está claro si el gas está explotando fuera de la galaxia, si se calienta a temperaturas peligrosamente altas o si es otra cosa.

Otra preocupación es por qué las galaxias permanecen inactivas: el espacio intergaláctico en el universo temprano era denso con gas, que eventualmente debe moverse hacia las galaxias, renovando la formación estelar.

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Agujeros negros se iluminan al tragar gas

Una posibilidad es que una galaxia durmiente tenga un agujero negro supermasivo en su centro, que está consumiendo materia cercana mientras irradia un exceso de energía. Esta forma de núcleo galáctico activo sería un cuásar menos denso y con menos luminosidad. Sin embargo, la energía liberada sería suficiente para calentar el resto del gas de la galaxia, evitando la futura formación de estrellas.

En longitudes de onda de rayos X y radio, la galaxia debería indicar una señal de seguimiento débil si este escenario es cierto.

Un equipo internacional de astrónomos, dirigido por el investigador postdoctoral Kei Ito de la Universidad SOKENDAI de Japón, optó por verificar la idea revisando una base de datos de galaxias detectadas en el «campo COSMOS», una región del cielo.

Sin embargo, Ito y su equipo se encontraron con un problema inherente a esta estrategia: examinar las galaxias tempranas implicaría observar galaxias distantes a miles de millones de años debido al tiempo que tarda la luz en llegar a nosotros. Sin embargo, debido a que las galaxias distantes son pequeñas, cualquier señal que pueda existir no se detecta en ninguna galaxia individual en la base de datos de COSMOS.

pila de galaxias

Para solucionar este problema, los investigadores optaron por «apilar» imágenes de galaxias, lo que significa que recolectaron luz de todas las galaxias y observaron la señal combinada de todas las galaxias en el mismo instante.

Aunque estamos perdiendo información sobre el estado de cualquier galaxia individual, ahora podemos ver sus propiedades «promedio». El resultado es claro: una galaxia extinguida típica hace 10-12 mil millones de años albergaba un núcleo galáctico activo de bajo brillo que puede haber jugado un papel fundamental en la prevención de la formación estelar renovada..

John Weaver, estudiante de doctorado, Cosmic Dawn Center

El Instituto Niels Bohr, la Universidad de Copenhague y DTU Space colaboraron para crear el Cosmic Dawn Center.

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La investigación involucró a varios miembros del Cosmic Dawn Center, incluido John Weaver. Recientemente supervisó la recopilación, catalogación y análisis de 1,7 millones de galaxias en el campo COSMOS.

Ahora que sabemos que existen núcleos galácticos activos, podemos apuntar a las galaxias individualmente. Las futuras observaciones profundas de seguimiento, por ejemplo con el nuevo Telescopio Espacial James Webb, proporcionarán más evidencia para el escenario propuesto..

John Weaver, estudiante de doctorado, Cosmic Dawn Center

Referencia de la revista:

Esto es bueno., y otros. (2022) COSMOS2020: actividad omnipresente de núcleos galácticos activos para galaxias inactivas masivas en 0 z <5 Revelado por X-Ray y Radio Stacking. Diario astrofísico. doi.org/10.3847/1538-4357/ac5aaf.

fuente: https://science.ku.dk/english