Tira y afloja colosal entre galaxias en fusión

Unos astrónomos que observaban una galaxia que lleva inactiva poco tiempo (astronómicamente hablando), han descubierto que la galaxia dejó de formar estrellas no porque hubiera agotado todo su gas, sino porque la mayor parte de su combustible para la formación de estrellas había sido expulsado del sistema cuando colisionó con otra galaxia y comenzó a fusionarse con ella.

Este resultado para una colisión entre galaxias ha sido inesperado. Además, si se demuestra que este suceso de expulsión de materia prima para formación de estrellas es común, podría cambiar la forma en que la comunidad científica entiende las fusiones y muertes de galaxias.

El estudio se basa en observaciones utilizando el observatorio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) y el telescopio espacial Hubble (HST).

A medida que las galaxias se mueven por el universo, a veces se encuentran con otras, y cuando interactúan, la gravedad de cada galaxia atrae a la otra. El tira y afloja resultante arroja gas y estrellas lejos de las galaxias, dejando flujos de material conocidos como colas de marea.

Y eso es justamente lo que el equipo científico cree que sucedió con SDSS J1448+1010, pero con un giro en la trama. La galaxia masiva, que nació cuando el universo tenía aproximadamente la mitad de su edad actual, casi ha completado su fusión con otra galaxia. Durante las observaciones con HST y ALMA, una colaboración internacional en la que es socio el Observatorio Nacional de Radioastronomía de los Estados Unidos (NRAO, por sus siglas en inglés) de la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos (NSF, por sus siglas en inglés), el equipo científico descubrió colas de marea que contenían aproximadamente la mitad del gas frío de formación estelar de todo el sistema. El descubrimiento del material descartado a la fuerza, que equivalente a diez mil millones de veces la masa del Sol, fue un indicador de que la fusión puede ser responsable de acabar con la formación de estrellas, y eso es algo que los científicos no esperaban.

“Lo que inicialmente hizo que esta galaxia masiva fuera interesante fue que, por alguna razón, de repente dejó de formar estrellas hace unos 70 millones de años, inmediatamente después de un estallido de actividad de formación estelar”, explica Justin Spilker de la Universidad A&M de Texas en Estados Unidos y miembro del equipo de investigación. “Nuestras observaciones con ALMA y Hubble demostraron que la verdadera razón por la que la galaxia dejó de formar estrellas es que el proceso de fusión expulsó alrededor de la mitad del combustible gaseoso para la formación estelar en el espacio intergaláctico. Sin combustible, la galaxia no podría seguir formando estrellas”.

El equipo científico que observó la galaxia inactiva SDSS J1448+1010 descubrió que la mayor parte de su combustible de formación de estrellas había sido expulsado del sistema cuando se fusionó con otra galaxia. Ese gas no está formando nuevas estrellas para la galaxia, sino que permanece cerca en nuevas estructuras conocidas como colas de marea. Esta impresión artística muestra la corriente de gas y estrellas que fueron expulsadas de la galaxia masiva durante su fusión. (Imagen: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), S.Dagnello (NRAO / AUI / NSF. CC BY)

El descubrimiento aporta datos nuevos y reveladores sobre los procesos por los cuales las galaxias viven o mueren y ayuda a la comunidad astronómica a comprender mejor su evolución.

“Cuando observamos el universo, vemos algunas galaxias que están formando activamente nuevas estrellas, como nuestra propia Vía Láctea, y otras que no. Pero esas galaxias 'muertas' tienen muchas estrellas viejas en ellas, por lo que deben haber formado todas esas estrellas en algún momento y luego dejaron de hacer nuevas”, razona Wren Suess, becario de cosmología en la Universidad de California en Santa Cruz y coautor del estudio. "Todavía no comprendemos todos los procesos que hacen que las galaxias dejen de formar estrellas, pero este descubrimiento muestra cuán poderosas son estas importantes fusiones de galaxias y cuánto pueden afectar la forma en que una galaxia crece y cambia en el tiempo".

Debido a que el nuevo resultado proviene de una sola observación, actualmente no está claro qué tan común puede ser este tira y afloja y su inactividad resultante. Sin embargo, el descubrimiento desafía teorías muy aceptadas sobre cómo se detiene exactamente la formación de estrellas en las galaxias, brindando a la comunidad científica un nuevo y emocionante desafío: encontrar más ejemplos.

"Si bien a partir de este sistema queda bastante claro que el gas frío realmente puede terminar fuera de un sistema de fusión que apaga una galaxia, el tamaño de la muestra de una galaxia nos dice muy poco sobre cuán común es este proceso", comenta David Setton, un estudiante de posgrado en el departamento de física y astronomía de la Universidad de Pittsburgh y coautor del estudio. “Per, hay muchas galaxias por ahí como J1448+1010 que podemos atrapar justo en medio de esos choques y estudiar exactamente qué les sucede cuando pasan por esa etapa. La eyección de gas frío es una pieza nueva y emocionante del rompecabezas sobre la inactividad, y estamos deseosos de encontrar más ejemplos de esto”.

Spilker agregó que "la comunidad astronómica solía pensar que la única forma de hacer que las galaxias dejaran de formar estrellas era a través de procesos realmente violentos y rápidos, como un montón de supernovas que explotan en la galaxia para expulsar la mayor parte de su gas y calentar el resto. Nuestras observaciones muestran que no se necesita un proceso 'llamativo' para detener la formación de estrellas. El proceso de fusión, que es mucho más lento, también puede poner fin a la formación de estrellas y galaxias”.

El estudio se titula “Star Formation Suppression by Tidal Removal of Cold Molecular Gas from an Intermediate-redshift Massive Post-starburst Galaxy”. Y se ha publicado en la revista académica The Astrophysical Journal Letters. (Fuente: NRAO)