Las primeras galaxias masivas, las que se formaron en los 3.000 millones de años que siguieron al Big Bang, deberían haber contenido grandes cantidades de gas hidrógeno frío. el combustible necesario para hacer estrellas. Pero los científicos que observan el universo temprano con el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) y el Telescopio Espacial Hubble han detectado algo extraño:media docena de galaxias masivas tempranas que se quedaron sin combustible. Los resultados de la investigación se publican hoy en Naturaleza .

Conocidas como galaxias "apagadas", o galaxias que han cerrado la formación de estrellas, las seis galaxias de alto corrimiento al rojo que fueron seleccionadas para la observación del estudio REQUIEM son inconsistentes con lo que los astrónomos esperan del universo temprano.

"Las galaxias más masivas del universo vivieron rápida y furiosamente, creando sus estrellas en un período de tiempo notablemente corto. Gas, el combustible de la formación estelar, debería ser abundante en estos primeros tiempos en el universo, "dijo Kate Whitaker, autor principal del estudio, y profesor asistente de astronomía en la Universidad de Massachusetts, Amherst. "Originalmente creímos que estas galaxias apagadas pisaron el freno unos pocos miles de millones de años después del Big Bang. En nuestra nueva investigación, hemos llegado a la conclusión de que las primeras galaxias en realidad no frenaron, sino más bien, estaban funcionando en vacío ".

Para comprender mejor cómo se formaron y murieron las galaxias, el equipo los observó usando Hubble, que reveló detalles sobre las estrellas que residen en las galaxias. Las observaciones simultáneas con ALMA revelaron la emisión continua de las galaxias, un trazador de polvo, en longitudes de onda milimétricas, permitiendo al equipo inferir la cantidad de gas en las galaxias. El uso de los dos telescopios es por un diseño cuidadoso, ya que el propósito de REQUIEM es utilizar lentes gravitacionales fuertes como un telescopio natural para observar galaxias inactivas con mayor resolución espacial. Esta, Sucesivamente, da a los científicos una visión clara de los acontecimientos internos de las galaxias, una tarea a menudo imposible con los que se ejecutan en vacío.

"Si una galaxia no está produciendo muchas estrellas nuevas, se debilita muy rápido, por lo que es difícil o imposible observarlas en detalle con cualquier telescopio individual. REQUIEM resuelve esto mediante el estudio de galaxias que tienen lentes gravitacionales. lo que significa que su luz se estira y aumenta a medida que se dobla y se deforma alrededor de otras galaxias mucho más cercanas a la Vía Láctea, "dijo Justin Spilker, un coautor del nuevo estudio, y un becario postdoctoral del Hubble de la NASA en la Universidad de Texas en Austin. "De este modo, lente gravitacional, combinado con el poder de resolución y la sensibilidad de Hubble y ALMA, actúa como un telescopio natural y hace que estas galaxias moribundas parezcan más grandes y brillantes de lo que son en realidad, permitiéndonos ver qué está pasando y qué no ".

Las nuevas observaciones mostraron que el cese de la formación de estrellas en las seis galaxias objetivo no fue causado por una ineficacia repentina en la conversión de gas frío en estrellas. En lugar de, fue el resultado del agotamiento o eliminación de los depósitos de gas en las galaxias. "Todavía no entendemos por qué sucede esto, pero las posibles explicaciones podrían ser que se corta el suministro primario de gas que alimenta la galaxia, o tal vez un agujero negro supermasivo está inyectando energía que mantiene caliente el gas en la galaxia, "dijo Christina Williams, astrónomo de la Universidad de Arizona y coautor de la investigación. "Esencialmente, esto significa que las galaxias no pueden rellenar el tanque de combustible, y por lo tanto, incapaz de reiniciar el motor en producción estrella ".

El estudio también representa una serie de importantes avances en la medición de las primeras galaxias masivas, sintetizar información que guiará los estudios futuros del universo temprano en los años venideros. "Estas son las primeras mediciones del continuo de polvo frío de galaxias distantes inactivas, y de hecho, las primeras mediciones de este tipo fuera del universo local, "dijo Whitaker, y agregó que el nuevo estudio ha permitido a los científicos ver cuánto gas tienen las galaxias muertas individuales. "Pudimos sondear el combustible de la formación de estrellas en estas primeras galaxias masivas lo suficientemente profundas como para tomar las primeras mediciones de la lectura del tanque de gas". dándonos un punto de vista críticamente perdido de las propiedades del gas frío de estas galaxias ".

Aunque el equipo ahora sabe que estas galaxias se están quedando vacías y que algo les impide rellenar el tanque y formar nuevas estrellas, el estudio representa solo el primero de una serie de investigaciones sobre lo que hizo que las primeras galaxias masivas se fueran, o no. "Todavía tenemos mucho que aprender sobre por qué las galaxias más masivas se formaron tan temprano en el universo y por qué cerraron su formación estelar cuando tanto gas frío estaba disponible para ellas". ", dijo Whitaker." El mero hecho de que estas bestias masivas del cosmos formaron 100 mil millones de estrellas en aproximadamente mil millones de años y luego de repente apagaron su formación estelar es un misterio que a todos nos encantaría resolver. y REQUIEM ha proporcionado la primera pista ".