Una imagen de Messier 101, la galaxia del molinillo hecho con el telescopio espacial Hubble. Los grupos de color azul brillante en los brazos espirales son sitios de formación estelar reciente. Crédito:NASA, ESA, K. Kuntz (JHU), F. Bresolin (Universidad de Hawái), J. Trauger (Laboratorio de propulsión a chorro), J. Molde (NOAO), Y.-H. Chu (Universidad de Illinois, Urbana), y STScI
Los agujeros negros con masas equivalentes a millones de soles ponen freno al nacimiento de nuevas estrellas, dicen los astrónomos. Usando el aprendizaje automático y tres simulaciones de vanguardia para respaldar los resultados de un gran estudio del cielo, los investigadores resuelven un debate de 20 años sobre la formación de estrellas. Joanna Piotrowska, un doctorado estudiante de la Universidad de Cambridge, presentará el nuevo trabajo hoy en el Virtual National Astronomy Meeting (NAM 2021).
La formación de estrellas en las galaxias ha sido durante mucho tiempo un punto focal de la investigación astronómica. Décadas de observaciones exitosas y modelos teóricos dieron como resultado nuestra buena comprensión de cómo el gas colapsa para formar nuevas estrellas tanto dentro como fuera de nuestra propia Vía Láctea. Sin embargo, gracias a programas de observación de todo el cielo como Sloan Digital Sky Survey (SDSS), Los astrónomos se dieron cuenta de que no todas las galaxias del Universo local se están formando estrellas activamente; existe una población abundante de objetos "inactivos" que forman estrellas a tasas significativamente más bajas.
La cuestión de qué detiene la formación de estrellas en las galaxias sigue siendo la mayor incógnita en nuestra comprensión de la evolución de las galaxias. debatido durante los últimos 20 años. Piotrowska y su equipo organizaron un experimento para descubrir qué podría ser el responsable.
Utilizando tres simulaciones cosmológicas de última generación:EAGLE, Illustris e IllustrisTNG:los astrónomos investigaron lo que esperaríamos ver en el Universo real según lo observado por el SDSS, cuando diferentes procesos físicos estaban deteniendo la formación de estrellas en galaxias masivas.
Diagrama que muestra la importancia relativa de los agujeros negros supermasivos, explosiones de supernovas, y halos de materia oscura, en detener la formación de estrellas en las galaxias. Crédito:Joanna Piotrowska
Los astrónomos aplicaron un algoritmo de aprendizaje automático para clasificar las galaxias en formadoras de estrellas y en reposo, preguntando cuál de los tres parámetros:la masa de los agujeros negros supermasivos que se encuentran en el centro de las galaxias (estos objetos monstruosos tienen típicamente millones o incluso miles de millones de veces la masa de nuestro Sol), la masa total de estrellas en la galaxia, o la masa del halo de materia oscura alrededor de las galaxias, predice mejor cómo resultan las galaxias.
Estos parámetros luego permitieron al equipo determinar qué proceso físico:inyección de energía por agujeros negros supermasivos, Las explosiones de supernovas o el calentamiento por choque del gas en halos masivos son responsables de forzar a las galaxias a un semi-retiro.
Una imagen del telescopio espacial Hubble de la galaxia elíptica inactiva NGC 4150. En esta formación estelar se ha apagado esencialmente. Crédito:NASA, ESA, R.M. Crockett (Universidad de Oxford, REINO UNIDO.), S. Kaviraj (Imperial College London y Universidad de Oxford, REINO UNIDO.), J. Silk (Universidad de Oxford), M. Mutchler (Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, Baltimore), R. O'Connell (Universidad de Virginia, Charlottesville), y el Comité de Supervisión Científica de WFC3
Las nuevas simulaciones predicen que la masa del agujero negro supermasivo es el factor más importante para frenar la formación de estrellas. Crucialmente, los resultados de la simulación coinciden con las observaciones del Universo local, agregando peso a los hallazgos de los investigadores.
Piotrowska dice:"Es realmente emocionante ver cómo las simulaciones predicen exactamente lo que vemos en el Universo real. Los agujeros negros supermasivos (objetos con masas equivalentes a millones o incluso miles de millones de soles) realmente tienen un gran efecto en su entorno. Estos monstruos los objetos obligan a sus galaxias anfitrionas a una especie de semi-retiro de la formación estelar ".
