Las galaxias «muertas» misteriosamente se quedan sin combustible para crear estrellas en el espacio primitivo

Cúmulos galácticos MACS J1341: Crédito: Autor principal: NASA, ESA, Katherine E. Whitaker (UMass), Desarrollo de imagen: Joseph DePasquale (STScI)

Hubble encontró galaxias masivas tempranas trabajando en un estado vacío

«Vive rápido, muere joven» puede ser el lema de seis galaxias prematuras, masivas y «muertas» que han consumido el gas hidrógeno frío necesario para formar estrellas temprano en la vida. Estas galaxias vivieron vidas aceleradas, creando sus propias estrellas en un tiempo notablemente corto. Pero luego, literalmente, se quedaron sin gasolina y apagaron las estrellas. Sin más combustible para crear estrellas, estas galaxias se estaban quedando vacías. Por qué sucedió esto tan temprano es un misterio.

NASApara: telescopio espacial Hubble, Con Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA:) Encontraron estas extrañas galaxias en el norte de Chile, mirando hacia atrás en el pico del origen de las estrellas en el espacio hace miles de millones de años. Para encontrar galaxias lejanas, los científicos han combinado el poder de Hubble և ALMA con cúmulos de galaxias ultramasivos que actúan como telescopios naturales. A través de un fenómeno llamado lente gravitacional de gran alcance, la atracción gravitacional masiva de una galaxia gigante trepa por el espacio, inclinando y magnificando la luz de los objetos del fondo. Cuando una galaxia temprana, masiva y muy distante se coloca con un cúmulo de este tipo, parece estar muy alargada y agrandada, lo que permite a los astrónomos estudiar detalles que de otro modo serían imposibles de ver.

Estas imágenes son compuestas del Telescopio Espacial Hubble de la NASA և Atacama Large Millimeter / Submillimeter Mass (ALMA). Las imágenes en recuadro muestran dos de las seis galaxias masivas y distantes, donde los científicos han descubierto que la formación de estrellas se ha detenido debido al consumo de una fuente de combustible, el hidrógeno frío.
Hubble, junto con ALMA, descubrieron estas extrañas galaxias cuando combinaron fuerzas con una «lente natural» en el espacio creada por la acumulación de galaxias masivas en primer plano. La atracción gravitacional de los cúmulos: mejora la luz de las galaxias traseras mediante un efecto llamado lente gravitacional. Este fenómeno permite a los astrónomos utilizar enormes cúmulos de galaxias como una lupa natural para estudiar los detalles de galaxias distantes que de otro modo serían imposibles de ver.
El amarillo da rastros de luz de las estrellas. El color púrpura artificial refleja el polvo frío de las observaciones de ALMA. Este polvo frío se utiliza como sustituto del gas hidrógeno frío necesario para la formación estelar.
Incluso con la susceptibilidad de ALMA, los científicos no detectan polvo en muchas de las seis galaxias muestreadas. Un ejemplo es el MRG-M1341 en la parte superior derecha. Parece estar distorsionado por los efectos ópticos de «espejo divertido» de la lente. En contraste, la bola violeta a la izquierda de la galaxia es un ejemplo de galaxia rica en polvo.
Un ejemplo de un descubrimiento de polvo frío creado por ALMA es la galaxia MRG-M2129 en la parte inferior derecha. En la galaxia, hay polvo y gas solo en el centro. Esto sugiere que la formación de estrellas puede estar bloqueada desde la periferia hacia adentro.
Crédito: Autor principal: NASA, ESA, Katherine E. Whitaker (UMass), Desarrollo de imagen: Joseph DePasquale (STScI)

Cuando el universo tenía unos 3.000 millones de años, solo el 20% de su edad actual, experimentó el período de nacimiento de estrellas más fértil de su historia. Pero cuando el Telescopio Espacial Hubble տ Atacama Large Millimeter / Submillimeter (ALMA) de la NASA observó objetos espaciales en el norte de Chile, encontraron algo extraño. Seis galaxias masivas prematuras «muertas» consumidas por hidrógeno frío. gas necesario para crear estrellas.

Sin más combustible para la formación de estrellas, estas galaxias estaban literalmente vacías. Los hallazgos se publican en la revista Naturaleza:.

«En este punto de nuestro universo, todas las galaxias tienen que formar muchas estrellas. «Es el pináculo de la formación de estrellas», dijo la autora principal Kate Whitaker, profesora asistente de astronomía en la Universidad de Massachusetts en Amsterdam. Whitaker también es profesor asociado en el Cosmic Dawn Center en Copenhague, Dinamarca. «Entonces, ¿qué pasó con un gas tan frío en estas galaxias?»

Este estudio es un ejemplo clásico de la armonía de las vistas Hubble և ALMA. Hubble señaló dónde están las estrellas en la galaxia, mostrando dónde se formaron en el pasado. Al detectar polvo frío que sirve como fuente de gas hidrógeno frío, ALMA mostró a los astrónomos dónde podrían formarse estrellas en el futuro si hubiera suficiente combustible.

Cúmulos galácticos MACS J1341 և MACS J2129. Crédito: Autor principal: NASA, ESA, Katherine E. Whitaker (UMass), Desarrollo de imagen: Joseph DePasquale (STScI)

Uso de telescopios propios de la naturaleza

El estudio de estas galaxias tempranas, distantes y muertas fue parte de un proyecto llamado REQUIEM, que significa resolver galaxias agrandadas QUIEscent durante transformaciones de alto rojo. (El corrimiento al rojo ocurre cuando la luz se extiende a medida que el espacio se expande և hacia la parte roja del espectro. Cuanto más lejos está la galaxia del observador, más roja aparece).

El equipo de REQUIEM utiliza primeros cúmulos galácticos extremadamente masivos como telescopios naturales. La enorme gravedad de un cúmulo de galaxias distorsiona el espacio al inclinar y aumentar la luz de los objetos del fondo. Cuando una galaxia temprana, masiva y muy distante se coloca con un cúmulo de este tipo, parece estar muy alargada y agrandada, lo que permite a los astrónomos estudiar detalles que de otro modo serían imposibles de ver. Esto se llama «lente gravitacional fuerte».

Solo combinando las brillantes soluciones de Hubble և ALMA con esta poderosa lente, el equipo de REQUIEM pudo comprender la formación de estas seis galaxias, que parecen ser unos pocos miles de millones de años después del Big Bang.

«Usando una lente gravitacional fuerte como un telescopio natural, podemos encontrar las primeras galaxias, las más masivas, que bloquean su formación estelar», dijo Whitaker. «Me gusta pensar en ello como la ciencia de los años 2030 o 40 con la próxima generación de potentes telescopios espaciales, pero que hoy combina las capacidades de Hubble և ALMA, que se mejoran con potentes lentes».

«REQUIEM ha recolectado el espécimen más grande de galaxias muertas hasta la fecha con estas lentes raras y poderosas del universo temprano, y las lentes fuertes son la clave aquí», dijo Mohammad Akhshik, investigador principal del Observatorio Hubble. “Amplifica la luz en todas las longitudes de onda para que sea más fácil de detectar. También se obtiene una resolución espacial más grande a medida que estas galaxias se extienden por el cielo. De hecho, puedes ver dentro de ellos en una escala física mucho más sutil para comprender lo que está sucediendo «.

Vive rápido muere joven

Este tipo de galaxia muerta no parece rejuvenecer, incluso como resultado de pequeñas fusiones և galaxias pequeñas cercanas ավել adición de gases. Las cosas a su alrededor son en su mayoría «impulsadas» por las galaxias. Whitaker lo describió como «una especie de congelación» si la formación estelar realmente se uniera. Aproximadamente 11 mil millones de años después en el universo actual, estas galaxias anteriormente compactas se consideran más grandes pero aún muertas en términos de formación de nuevas estrellas.

Estas seis galaxias vivieron vidas aceleradas, creando sus propias estrellas en un tiempo notablemente corto. Por qué apagan las estrellas tan rápidamente sigue siendo un misterio.

Whitaker ofrece varias explicaciones posibles Calabozo enciende el centro de la galaxia և calienta todo el gas. Si es así, el gas todavía podría estar allí, pero ahora hace calor. O podría ser expulsado, և ahora se evita que se vuelva a acumular en la galaxia. ¿O la galaxia simplemente usó todo eso, suministro cortado? Estos son solo algunos de los programas compartidos de establecimiento de objetivos que puede utilizar para crear contenido nuevo.

Referencia. «Los depósitos de gas agotados están empujando a la galaxia gigante a extinguirse en el espacio temprano». Catherine E. Whitaker, Christina S. van Dokum, Mohammad Akhshik, Rachel Besanson, Gabriel B. Brammer, Elle Leah, Alison Mann, Erika J … Naturaleza:.
DOI: 10.1038 / s41586-021-03806-7:

El telescopio espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea). El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, controla el telescopio. El Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial (STScI) está llevando a cabo una Investigación Hubble en Baltimore, Maryland. STScI es operado para la NASA por la Asociación de Universidades Astronómicas en Washington, DC