Un mapa de cúmulos de galaxias que muestra la densidad de miembros de galaxias en el cúmulo masivo SPT-CLJ0421. Los astrónomos que estudian cinco de estos cúmulos en la época de unos 4.500 millones de años después del Big Bang concluyen que su formación estelar se ha extinguido. Los símbolos muestran las posiciones de las galaxias individuales y la cruz marca la posición de la detección de SPT. Crédito:Strazzullo et al. 2019
Cúmulos masivos de galaxias, algunas con más masa de cien galaxias de la Vía Láctea, se han detectado en épocas cósmicas desde unos tres mil millones de años después del Big Bang. Su formación estelar en curso los hace lo suficientemente brillantes como para ser detectados a estas distancias. Este tipo de cúmulos se predijo mediante simulaciones de evolución cosmológica, pero sus propiedades son muy inciertas. Los astrónomos que reconstruyen la evolución de las estrellas en el universo están particularmente interesados en estos cúmulos debido a su abundancia de estrellas y actividad.
La formación de estrellas en las galaxias no es un proceso constante. No solo puede haber explosiones de actividad, tal vez provocado por una colisión con una galaxia vecina, pero puede ocurrir lo contrario. La formación de estrellas puede ser autolimitante porque sus estrellas jóvenes masivas producen vientos y supernovas que pueden hacer estallar las nubes moleculares natales e inhabilitar la futura formación de estrellas. Combinado con la interrupción inducida por chorros de un agujero negro supermasivo nuclear activo, este proceso disruptivo se llama extinción y se cree que puede detener la formación de estrellas. Ya sea que esto ocurra o no en el universo temprano, y cuándo y cómo procede, es un área clave de la investigación del cómic.
Los astrónomos de CfA Matt Ashby y Esra Bulbul son miembros del equipo del Telescopio del Polo Sur (SPT) que descubrió y estudia cúmulos masivos de galaxias en el universo temprano. Recientemente completaron un estudio de seguimiento de la formación de estrellas y las poblaciones estelares en la mayoría de los cúmulos distantes encontrados en las encuestas SPT. Usando la cámara IRAC en el telescopio espacial Spitzer junto con la cámara de campo amplio del telescopio espacial Hubble, Sondearon cinco grupos ubicados en la época de unos 4.500 millones de años después del Big Bang, una época en la que las galaxias en general eran particularmente activas en la producción de nuevas estrellas. Los cúmulos de este tamaño son extremadamente raros a estas distancias, y este es el primer estudio de este tipo que se hace de ellos.
Usando los colores infrarrojos de las galaxias en los cúmulos SPT seleccionados, los científicos pudieron caracterizar las estrellas y la actividad de formación estelar. Los científicos encontraron que, curiosamente, durante esta época, los cúmulos masivos tienden a albergar una mezcla de tipos de galaxias, siendo las galaxias inactivas bastante comunes. Aparentemente, en estos miembros inactivos del cúmulo, la extinción de la formación estelar ya ha ocurrido. Los astrónomos concluyen que la formación de estrellas se puede suprimir de manera eficiente en las regiones centrales de los cúmulos más masivos incluso en estas primeras épocas cósmicas, cuando se está produciendo la formación de estrellas más intensa.