ALMA capta el proceso de muerte de una distante galaxia en colisión mientras pierde la capacidad de formar estrellas

11 enero, 2021

Artículo Científico

Las galaxias comienzan a «morir» cuando dejan de formar estrellas, pero hasta ahora los astrónomos nunca habían vislumbrado claramente el comienzo de este proceso en una galaxia lejana. Utilizando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), los astrónomos han visto una galaxia expulsando casi la mitad de su gas, el elemento fundamental para la formación de estrellas. Esta eyección tiene lugar a un ritmo sorprendente, que equivale al gas que se necesitaría para formar 10.000 soles al año: la galaxia está perdiendo rápidamente su combustible para hacer nuevas estrellas. El equipo cree que este espectacular evento lo desencadenó una colisión con otra galaxia, lo que podría llevar a los astrónomos a replantearse cómo las galaxias dejan de dar vida a nuevas estrellas.

“Es la primera vez que observamos una típica galaxia masiva formadora de estrellas en el Universo distante a punto de ‘morir’ debido a una expulsión masiva de gas frío”, afirma Annagrazia Puglisi, investigadora principal del nuevo estudio, de la Universidad de Durham (Reino Unido) y del Centro de Investigación Nuclear Saclay (CEA-Saclay, Francia). La galaxia, ID2299, está tan lejos que su luz tarda unos 9 mil millones de años en llegar a nosotros; la vemos cuando el Universo tenía sólo 4.500 millones de años.

La eyección de gas equivale al necesario para alcanzar una tasa de formación de 10.000 soles al año, y está eliminando un asombroso 46% del gas frío total de ID2299. Debido a que la galaxia también está formando estrellas muy rápido (cientos de veces más rápido que nuestra Vía Láctea), el gas restante se consumirá velozmente, haciendo que ID2299 cese su producción en tan sólo unas pocas decenas de millones de años.

El evento responsable de la espectacular pérdida de gas, según el equipo investigador, es una colisión entre dos galaxias que, finalmente, se fusionaron para formar ID2299. La escurridiza pista que llevó a los científicos hacia este escenario fue la asociación del gas expulsado con una «cola de marea». Las colas de marea son corrientes alargadas de estrellas y gas que se extienden en el espacio interestelar y que son el resultado de la fusión de dos galaxias, difíciles de ver en galaxias distantes porque, por lo general, son demasiado débiles. Sin embargo, el equipo logró observar este fenómeno relativamente brillante justo cuando se lanzaba al espacio y fueron capaces de identificarlo como una cola de marea.

La mayoría de los astrónomos cree que los vientos causados por la formación de estrellas y la actividad de los agujeros negros en los centros de galaxias masivas son responsables de lanzar material de formación de estrellas al espacio, terminando así con la capacidad de las galaxias para crear nuevas estrellas. Sin embargo, el nuevo estudio publicado hoy en Nature Astronomy sugiere que las fusiones galácticas también pueden ser responsables de expulsar al espacio el combustible necesario para la formación de estrellas.

“Nuestro estudio sugiere que las eyecciones de gas pueden producirse por fusiones y que los vientos y las colas de marea pueden parecer muy similares”, dice el coautor del estudio, Emanuele Daddi, de CEA-Saclay. Por eso es posible que algunos de los equipos que previamente identificaron vientos en galaxias distantes podrían haber estado observando, en realidad, colas de marea expulsando gas de estas galaxias. “Esto podría llevarnos a revisar nuestra comprensión de cómo ‘mueren’ las galaxias», añade Daddi.

Puglisi subraya la importancia del hallazgo del equipo añadiendo: «¡Estoy encantada de haber descubierto una galaxia tan excepcional! Estaba ansiosa por saber más sobre este extraño objeto porque estaba convencida de que había una lección importante que aprender sobre cómo evolucionan las galaxias distantes”.

Este sorprendente descubrimiento se hizo por casualidad, mientras el equipo inspeccionaba un sondeo de galaxias, hecho con ALMA, diseñado para estudiar las propiedades del gas frío en más de 100 galaxias lejanas. ID2299 había sido observado por ALMA durante sólo unos minutos, pero este potente observatorio ubicado en el norte de Chile permitió al equipo recopilar suficientes datos como para detectar la galaxia y su cola de eyección.

“ALMA ha arrojado nueva luz sobre los mecanismos que pueden detener la formación de estrellas en galaxias distantes. Ser testigos de un evento de disrupción tan masivo añade una pieza importante al complejo rompecabezas de la evolución de las galaxias”, indica Chiara Circosta, investigadora del University College de Londres (Reino Unido), quien también contribuyó a la investigación.

En el futuro, el equipo podría usar ALMA para observaciones más profundas y de mayor resolución de esta galaxia, permitiéndoles comprender mejor la dinámica del gas expulsado. Las observaciones con el futuro Telescopio Extremadamente Grande de ESO podrían permitir al equipo explorar las conexiones entre las estrellas y el gas en ID2299, arrojando nueva luz sobre cómo evolucionan las galaxias.

Información adicional

Este trabajo de investigación se ha presentado en el artículo científico “A titanic interstellar medium ejection from a massive starburst galaxy at z=1.4”, que aparece en la revista Nature Astronomy (doi: 10.1038/s41550-020-01268-x).

El equipo está formado por A. Puglisi (Centro de Astronomía Extragaláctica, Universidad de Durham, Reino Unido, y CEA, IRFU, DAp, AIM, Universidad Paris-Saclay, Universidad Paris Diderot, París Ciudad de la Sorbona, CNRS, Francia [CEA]); E. Daddi (CEA); M. Brusa (Departamento de Física y Astronomía, Universidad de Bolonia, Italia, e INAF-Observatorio Astronómico de Bolonia, Italia); F. Bournaud (CEA); J. Fensch (Univ. Lyon, ENS de Lyon, Univ. Lyon 1, CNRS, Centro de Investigación en Astrofísica de Lyon, Francia); D. Liu (Instituto Max Planck de Astronomía, Alemania); I. Delvecchio (CEA); A. Calabrò (INAF-Observatorio Astronómico de Roma, Italia); C. Circosta (Departamento de Física & Astronomía, University College de Londres, Reino Unido); F. Valentino (Centro Cosmic Dawn del Instituto Niels Bohr, Universidad de Copenhague y DTU-Space, Universidad Tecnológica de Dinamarca, Dinamarca); M. Perna (Centro de Astrobiología (CAB, CSIC–INTA), Departamento de Astrofísica, España, e INAF-Observatorio Astrofísico de Arcetri, Italia); S. Jin (Instituto de Astrofísica de Canarias y Universidad de La Laguna, Dpto. Astrofísica, España); A. Enia (Departamento de Física y Astronomía, Universidad de Padua, Italia [Padova]); C. Mancini (Padova) y G. Rodighiero (Padova e INAF-Observatorio Astronómico de Padua, Italia).

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Ministerio de Ciencia y Tecnología de Taiwán (MOST), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI).

La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.

El comunicado de prensa original fue publicado por el Observatorio Europeo Austral (ESO), socio de ALMA en nombre de Europa.

Imágenes

Esta representación artística de ID2299 muestra a la galaxia, producto de una colisión galáctica, y a parte de su gas siendo expulsado por una "cola de marea" como resultado de la fusión. Nuevas observaciones realizadas con ALMA, del que ESO es socio, han captado las primeras etapas de esta eyección antes de que el gas llegara a las grandes escalas representadas en esta representación artística. Crédito: ESO/M. Kornmesser

Esta representación artística de ID2299 muestra a la galaxia, producto de una colisión galáctica, y a parte de su gas siendo expulsado por una «cola de marea» como resultado de la fusión. Nuevas observaciones realizadas con ALMA han captado las primeras etapas de esta eyección antes de que el gas llegara a las grandes escalas que se observan en esta representación artística.
Crédito: ESO/M. Kornmesser

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