Cuando las enanas dieron paso a las gigantes
Las primeras galaxias eran pequeñas, unas 10 000 veces menos masivas que
la Vía Láctea. Hace miles de millones de años, estos mini-hornos forjaron una
multitud de estrellas calientes y masivas. En el proceso, sembraron las semillas
de su propia destrucción, al bañar el universo con radiación ultravioleta.
Según la teoría, esa radiación detuvo la formación posterior de galaxias
enanas, al ionizar y calentar el gas que las rodeaba. Ahora, los astrónomos
Stuart Wyithe (Universidad de Melbourne) y Avi Loeb (Centro de Astrofísica
Harvard-Smithsoniano) están presentando evidencia directa en apoyo de esta
teoría.
Wyithe y Loeb demostraron que en lugar de muchas y más pequeñas, unas
pocas y grandes galaxias dominaron al universo cuando tenía mil millones de
años de edad. Esencialmente, la formación de galaxias enanas se detuvo unos
pocos de cientos de millones de años después del Big Bang.
“Las primeras galaxias enanas sabotearon su propio crecimiento y el de sus
hermanas”, dice Loeb. “Esto es algo que teóricamente se esperaba, pero
nosotros identificamos la primera evidencia observacional acerca del
comportamiento auto-destructivo de las primeras galaxias”.
Su investigación se publicó en el número del 18 de mayo de 2006 de la revista
Nature.
”primeras_galaxias_enanas”
Las primeras galaxias eran pequeñas, conteniendo apenas 100 millones de
masas solares. Las galaxias posteriores necesitaron al menos 10 mil millones
de masas solares para formarse. Esta concepción artística muestra una
colección de estrellas azules calientes componentes de una galaxia enana
primitiva, rodeada por gas hidrógeno (en color rojo).
© David A. Aguilar (CfA)
Hace casi 14 000 millones de años, el Big Bang llenó el universo con materia
caliente en forma de electrones y de iones de hidrógeno y helio. A medida que
el espacio se expandió y se enfrió, los electrones y los iones se combinaron
para formar átomos neutros. Estos átomos absorbieron luz con eficiencia,
provocando una oscura niebla penetrante por todo el espacio. Los astrónomos
han denominado a este período como las “Edades Oscuras”.
La primera generación de estrellas comenzó a aclarar esa niebla bañando al
universo con radiación ultravioleta. Esta radiación disocia a los átomos en
electrones negativamente cargados e iones cargados positivamente, en un
proceso denominado ionización. Como el Big Bang creó un universo ionizado
que más tarde se hizo neutro, esta segunda fase de ionización generada por
las estrellas es conocida como la “época de re-ionización”. Tuvo lugar durante
los primeros cientos de millones de años de existencia del universo.
“Queremos estudiar este período porque es cuando la sopa primordial
evolucionó en el rico zoológico de objetos que vemos ahora”, dijo Loeb.
Durante esta época clave en la historia del universo, el gas no solamente se
ionizó, sino que también se calentó. Mientras que el gas frío se acumula
fácilmente para formar estrellas y galaxias, el gas caliente se rehúsa a verse
constreñido. Cuando más caliente está el gas, mayor debe ser una “semilla”
galáctica para poder atraer la materia suficiente como para convertirse en una
galaxia.
Antes de la época de la re-ionización, se pudieron formar fácilmente galaxias
que contuvieran apenas 100 millones de masas solares. Luego de esa época,
las galaxias requerían más de 10 000 millones de masas solares de material
para poder nacer.
Para determinar las masas de las galaxias típicas, Wyithe y Loeb observaron la
luz proveniente de cuásares, poderosas fuentes lumínicas que son visibles a
través de enormes distancias. La luz de los cuásares más lejanos los abandonó
hace casi 13 000 millones de años, cuando el universo tenía apenas una
fracción de su edad actual. La luz de los cuásares es absorbida por las nubes
de hidrógeno asociadas con las galaxias primitivas, dejando sacudidas y
conteneos indicadores en los espectros de los cuásares.
Al comparar los espectros de diferentes cuásares a lo largo de diferentes líneas
visuales, Wyithe y Loeb determinaron los tamaños típicos de las galaxias del
universo juvenil. La presencia de pocas y grandes galaxias lleva a una
variación mayor en la absorción que se ve a lo largo de varias líneas de visión.
Estadísticamente, una gran variación es exactamente lo que encontraron los
investigadores.
“Como una analogía, supongamos que estamos en un salón donde todo el
mundo está hablando”, explica Wyithe. “Si el salón está escasamente ocupado,
entonces el ruido de fondo será mayor en algunas partes que en otras. Sin
embargo, si el salón está lleno de gente, entonces el ruido de fondo será el
mismo en todas partes. El hecho de que veamos fluctuaciones en la luz
proveniente de los cuásares implica que el universo temprano era
probablemente más parecido a un salón con poca gente”.
Los astrónomos esperan confirmar la supresión de la formación de galaxias
enanas utilizando la próxima generación de telescopios, tanto radiotelescopios
que puedan detectar al hidrógeno distante, como telescopios infrarrojos que
puedan observar directamente a las jóvenes galaxias. Dentro de la próxima
década, los investigadores que utilicen estos nuevos instrumentos podrán
iluminar las “edades oscuras” del universo.
Con sus cuarteles generales en Cambridge, Massachusetts, el Instituto
Harvard-Smithsoniano de Astrofísica (CfA) es una colaboración conjunta entre
el Observatorio Astrofísico Smithsoniano y el Observatorio del Colegio de
Harvard. Los científicos de CfA, organizados en seis divisiones de
investigación, estudian el origen, evolución, y destino último del universo.
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