Tan joven y tan evolucionado:gracias a las observaciones obtenidas en el Gran Telescopio Binocular, un equipo internacional de investigadores coordinado por Paolo Saracco del Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF, Italia) fue capaz de reconstruir la salvaje historia evolutiva de una galaxia extremadamente masiva que existía hace 12 mil millones de años, cuando el universo tenía solo 1.800 millones de años, menos del 13% de su edad actual. Esta galaxia apodado C1-23152, formado en solo 500 millones de años, un tiempo increíblemente corto para dar lugar a una masa de unos 200 mil millones de soles. Para hacerlo produjo hasta 450 estrellas por año, más de uno por día, una tasa de formación de estrellas casi 300 veces mayor que la tasa actual en la Vía Láctea. La información obtenida de este estudio será fundamental para los modelos de formación de galaxias de los objetos de los que actualmente es difícil dar cuenta.

Las galaxias más masivas del universo alcanzan masas varios cientos de miles de millones de veces la del sol, y aunque numéricamente son solo un tercio de todas las galaxias, contienen más del 70% de las estrellas del universo. Por esta razón, la velocidad a la que se formaron estas galaxias y la dinámica involucrada se encuentran entre las cuestiones más debatidas de la astrofísica moderna. El modelo actual de formación de galaxias, el llamado modelo jerárquico, predice que las galaxias más pequeñas se formaron antes, mientras que los sistemas más masivos se formaron más tarde, a través de fusiones posteriores de las galaxias más pequeñas preexistentes.

Por otra parte, algunas de las propiedades de las galaxias más masivas observadas en el universo local, como la edad de sus poblaciones estelares, sugieren en cambio que se formaron en épocas tempranas. Desafortunadamente, la variedad de fenómenos evolutivos que pueden sufrir las galaxias durante su vida no permite a los astrónomos definir la forma en que se formaron, dejando grandes márgenes de incertidumbre. Sin embargo, una respuesta a estas preguntas puede provenir del estudio de las propiedades de las galaxias masivas en el universo temprano, lo más cerca posible del momento en que formaron la mayor parte de su masa.

Diecisiete horas de observaciones espectroscópicas de la galaxia elíptica C1-23152 con el Gran Telescopio Binocular (LBT) permitieron al equipo de Saracco reconstruir su historia evolutiva en un período en el que el universo tenía menos del 13% de su edad actual. "Los datos muestran que el tiempo de formación de C1-23152, es decir, el tiempo transcurrido entre la formación de las primeras estrellas a partir del gas preexistente hasta el momento en que la formación estelar había cesado casi por completo, es menos de 500 millones de años, "dice Paolo Saracco, investigador del INAF de Milán y primer autor del artículo publicado en El diario astrofísico . "También, a partir de los datos recopilados con LBT, pudimos establecer que en este corto tiempo, correspondiente a menos de cuatro centésimas de la edad del universo, la galaxia formó una masa igual a aproximadamente 200 mil millones de estrellas como el sol, es decir, unos 450 soles al año. Nuestra galaxia, la vía Láctea, ahora forma no más de dos al año, "añade Danilo Marchesini, profesor titular de la Universidad de Tufts y segundo autor del artículo. Adicionalmente, La gran cantidad de información recopilada permitió al equipo cuantificar la abundancia de elementos químicos más pesados ​​que el helio (la llamada metalicidad) por primera vez en una galaxia tan lejana:las estrellas de esta galaxia tienen, asombrosamente, una metalicidad superior a la del sol, similar a la observada en las galaxias más masivas del universo en la actualidad.

"Estas observaciones mostraron que la formación de las galaxias más masivas del universo puede ocurrir extremadamente rápido, a través de un proceso de formación estelar extremadamente intenso en el universo temprano, en cuanto a C1-23152, "dice Francesco La Barbera, investigador del INAF en Nápoles.

"Entender si el escenario que describe la formación de C1-23152 es un caso particular o si, de lo contrario, es lo que sucede con la mayoría de las galaxias más masivas del universo, es de fundamental importancia, ya que esto requeriría una profunda revisión de los modelos de formación de galaxias, "agrega Adriana Gargiulo, también investigador del INAF en Milán y coautor del estudio.

La formación de masas estelares tan altas como para C1-23152 requiere tanto grandes masas de gas para convertirse en estrellas como condiciones físicas particulares. Un posible escenario hipotetizado por los investigadores es que las nubes primordiales masivas de gas, caer bajo el efecto de la fuerza gravitacional en la misma región, chocar, desencadenando procesos violentos y masivos de formación de estrellas. Desde el punto de vista de la observación, Por tanto, los precursores de las galaxias más masivas podrían ser galaxias remotas con una tasa muy alta de formación de estrellas.

"Para probar nuestras hipótesis, Las observaciones que nos permitirá realizar la próxima generación de instrumentaciones serán decisivas, en particular, el telescopio espacial James Webb (JWST), que se pondrá en órbita a finales de 2021, y el Extremely Large Telescope (ELT), el telescopio terrestre más grande jamás construido, con un espejo principal de 39 metros de diámetro, que estará operativo en 2026, "concluye Saracco.