Figura 1:Una imagen en falso color de amplio campo de visión de una galaxia inactiva masiva tomada por Surpime-Cam en el telescopio Subaru (imagen principal) y un primer plano de alta resolución (recuadro) por IRCS (cámara infrarroja y espectrógrafo) en el telescopio Subaru. El círculo amarillo muestra la función de dispersión de puntos de esta observación corregida con el sistema de óptica adaptativa AO188. Crédito:NAOJ
Las galaxias modernas muestran una amplia diversidad, incluyendo galaxias enanas, galaxias irregulares, galaxias espirales, y galaxias elípticas masivas. Este último tipo, galaxias elípticas masivas, proporciona a los astrónomos un rompecabezas. Aunque son las galaxias más masivas con más estrellas, casi todas sus estrellas son viejas. En algún momento del pasado, los progenitores de galaxias elípticas masivas deben haber formado rápidamente muchas estrellas y luego se detuvieron por alguna razón.
Afortunadamente, la velocidad finita de la luz ofrece a los científicos una forma de retroceder el reloj y ver el universo primitivo. Si una galaxia se encuentra a 12 mil millones de años luz de distancia, entonces la luz de esa galaxia debe haber viajado durante 12 mil millones de años antes de llegar a la Tierra. Esto significa que la luz que observamos hoy debe haber abandonado la galaxia hace 12 mil millones de años. En otras palabras, la luz es la imagen de cómo se veía la galaxia hace 12 mil millones de años. Observando galaxias a varias distancias de la Tierra, los astrónomos pueden reconstruir la historia del universo.
Un equipo internacional que incluye investigadores del Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ), la Universidad de Tokio, y la Universidad de Copenhague utilizaron datos del Telescopio Subaru de NAOJ y otros telescopios para buscar galaxias ubicadas a 12 mil millones de años luz de distancia. Entre esta muestra identificaron galaxias inactivas masivas, es decir, galaxias masivas sin formación estelar activa, como los probables progenitores de las galaxias elípticas gigantes modernas. Es sorprendente que las galaxias gigantes maduras ya existieran muy temprano, cuando el universo tenía sólo alrededor de ~ 13% de su edad actual.
Figura 2:La relación de masa estelar (eje x) y tamaño (eje y) derivada asumiendo que las galaxias más masivas en cada época son las progenitoras de las galaxias elípticas gigantes más masivas modernas (rojo). Las curvas sólidas y discontinuas grises muestran la evolución del tamaño impulsada por muchas fusiones menores y fusiones importantes, respectivamente. Crédito:NAOJ
Luego, el equipo utilizó el Telescopio Subaru para realizar observaciones de seguimiento de alta resolución en el infrarrojo cercano de las 5 galaxias masivas inactivas más brillantes ubicadas a 12 mil millones de años luz de distancia.
Los resultados muestran que aunque las galaxias inactivas masivas son compactas (solo alrededor del 2% del tamaño de la Vía Láctea) son casi tan pesadas como las galaxias modernas. Esto significa que para convertirse en galaxias elípticas gigantes modernas, deben hincharse unas 100 veces su tamaño, pero solo aumenta en masa unas 5 veces. Comparando las observaciones con modelos de juguetes, el equipo demostró que esto sería posible si se impulsara el crecimiento, no por grandes fusiones donde dos galaxias similares se fusionan para formar una más grande, pero mediante fusiones menores en las que una gran galaxia canibaliza a las más pequeñas.
"Estamos muy entusiasmados con las implicaciones de nuestros hallazgos, "explica la autora correspondiente, Mariko Kubo, investigador postdoctoral en NAOJ. "Pero ahora estamos en el límite de resolución de los telescopios existentes. La resolución espacial superior del Telescopio de Treinta Metros actualmente en desarrollo nos permitirá estudiar las morfologías de galaxias distantes con mayor precisión. Para galaxias más distantes más allá de 12 mil millones de años luz, necesitamos el telescopio espacial James Webb de próxima generación ".
