Comprueban que las galaxias viejas y masivas siguen formando estrellas

Esta comprobación se ha llevado a cabo en un trabajo que se publica esta semana en la revista Nature Astronomy y del que es autora principal la estudiante de doctorado del IAC-Universidad de La Laguna Núria Salvador-Rusiñol.

Las galaxias más viejas del Universo son las de tipo temprano, que incluyen a las elípticas y lenticulares, y son las más masivas, pudiendo alcanzar hasta 100 veces la masa de la Vía Láctea, y se formaron muy rápidamente (en menos de mil millones de años) durante las primeras etapas cósmicas, a un alto desplazamiento al rojo.

Por lo tanto, las estrellas que habitan en ellas son casi tan viejas como el Universo y brillan fundamentalmente en los rangos espectrales óptico e infrarrojo, mientras que las estrellas más jóvenes que pudieran estar presentes son difíciles de detectar en esos rangos espectrales en esas galaxias, apunta el IAC.

E indica que, afortunadamente, el ultravioleta (UV) es extremadamente sensible a las estrellas recién formadas, permitiendo incluso detectar cantidades muy pequeñas por debajo del 1%.

En este estudio, basado en 30 000 espectros de galaxias masivas de tipo temprano del cartografiado BOSS (Baryon Oscillation Spectroscopic Survey) del SDSS (Sloan Digital Sky Survey), se ha analizado la componente estelar joven de estas galaxias gracias a las huellas que dejan en el espectro del rango UV.

Debido a que la señal es muy baja en el ultravioleta, se han sumado espectros de galaxias según su masa, lo que ha permitido usar índices espectrales del UV y del óptico de forma simultánea por primera vez.

Las galaxias más masivas se formaron más rápidamente durante las etapas iniciales y, por lo tanto, sus estrellas son más viejas que las de las galaxias menos masivas.

Los investigadores han encontrado que las galaxias masivas de tipo temprano siguen formando estrellas, pero a un ritmo muy bajo, y el IAC comenta que solo un 0.5% de la masa de las estrellas de estas galaxias se ha formado en los últimos 2 000 millones de años.

Además, se ha encontrado que esta cantidad es ligeramente mayor para las galaxias menos masivas.

Este resultado es consistente con el hecho de que las galaxias menos masivas se formaron más lentamente y que sus estrellas son más jóvenes que las de las galaxias más masivas, y el IAC subraya que todavía no se sabe por qué las galaxias masivas dejan de formar la mayoría de sus estrellas a alto desplazamiento al rojo.

Los principales candidatos son los agujeros negros masivos, en la forma de núcleos galácticos activos, que residen en las regiones centrales de galaxias masivas evitando que el gas se enfríe y forme nuevas estrellas.

Esta detección abre nuevas fronteras en el estudio de la evolución de las galaxias masivas dice Núria Salvador-Rusiñol, quien explica que el hecho de que las galaxias más viejas del Universo aún estén formando nuevas estrellas significa que los mecanismos que detienen la formación estelar en estas galaxias no son completamente eficientes.

Esta ha sido la primera vez que se han detectado estrellas jóvenes con tanta precisión en galaxias masivas, las cuales se pensaba que evolucionaban de forma totalmente pasiva, subraya Mike Beasley, investigador del IAC.

Este estudio, afirma Alexandre Vazdekis, del IAC, no se hubiera podido llevar a cabo sin los modelos de poblaciones estelares que cubren el rango ultravioleta, desarrollados en el IAC.

Según Francesco La Barbera, investigador del INAF, este resultado muestra claramente que la formación y evolución de galaxias masivas sigue siendo una cuestión abierta en la cosmología observacional, y que es preciso avanzar en la comprensión de su contenido de población estelar.

Estos resultados se han comparado con las predicciones de las simulaciones cosmológicas EAGLE.

Las galaxias masivas de las simulaciones, en general, tienen demasiadas estrellas de edades intermedias comparado con las observaciones.

Sin embargo, las galaxias, que tienen las mismas proporciones de estrellas jóvenes que las observaciones, se encuentran en las galaxias centrales de los cúmulos de galaxias, donde los mecanismos para detener la formación estelar son más eficientes.

El gas caliente localizado en el cúmulo de galaxias actúa como un viento continuo en las galaxias que orbitan dentro del cúmulo, quitándoles el gas y deteniendo así la formación de nuevas estrellas de forma más eficiente.