El telescopio espacial James Webb ha detectado la primera galaxia conocida que deja de formar estrellas abruptamente.
La galaxia, llamada GS-9209, apagó su formación estelar hace más de 12.500 millones de años, informan los investigadores el 26 de enero en arXiv.org. Es solo un poco más de mil millones de años después del Big Bang. Su existencia revela nuevos detalles sobre cómo viven y mueren las galaxias a lo largo del tiempo cósmico.
«Es un hallazgo notable», dice el astrónomo Mauro Giavalisco de la Universidad de Massachusetts Amherst, que no participó en el nuevo estudio. «Realmente queremos saber cuándo son las condiciones adecuadas para hacer de la extinción un fenómeno generalizado en el universo». Este estudio muestra que al menos algunas galaxias se extinguieron cuando el universo era joven.
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GS-9209 se notó por primera vez a principios de la década de 2000. En los últimos años, las observaciones con telescopios terrestres la han identificado como una posible galaxia extinta, según las longitudes de onda de la luz que emite. Pero la atmósfera de la Tierra absorbe longitudes de onda infrarrojas que podrían confirmar la distancia de la galaxia y que sus días de formación de estrellas habían quedado atrás, por lo que era imposible saberlo con certeza.
Entonces, el astrofísico Adam Carnall y sus colegas recurrieron al telescopio espacial James Webb, o JWST. El observatorio es muy sensible a la luz infrarroja y se encuentra por encima del bloqueo de la atmósfera terrestre (Número de serie: 24/01/22). «Por eso existe JWST», dice Carnall, de la Universidad de Edimburgo. JWST también tiene una sensibilidad mucho mayor que los telescopios anteriores, lo que le permite ver galaxias más distantes y más débiles. Si bien los telescopios terrestres más grandes podrían ver GS-9209 con gran detalle después de un mes de observación, «JWST puede detectar esto en horas».
Utilizando las observaciones del JWST, Carnall y sus colegas descubrieron que GS-9209 formó la mayoría de sus estrellas durante un período de 200 millones de años, comenzando unos 600 millones de años después del Big Bang. En ese breve instante cósmico, construyó alrededor de 40 mil millones de estrellas de masa solar, más que la Vía Láctea.
Esta construcción rápida sugiere que GS-9209 se formó a partir de una nube masiva de gas y polvo que colapsó y encendió estrellas al mismo tiempo, dice Carnall. «Está bastante claro que la gran mayoría de las estrellas que hay ahora se formaron en esa gran explosión».
Los astrónomos pensaron que este modo de formación de galaxias, llamado colapso monolítico, era la forma en que se formaban la mayoría de las galaxias. Pero la idea ha caído en desgracia, reemplazada por la idea de que las galaxias grandes se forman a partir de la fusión lenta de varias galaxias más pequeñas (Número de serie: 17/05/21).
«Ahora parece que, al menos para este objeto, lo que sucedió fue un colapso monolítico», dice Carnall. «Esta es probablemente la evidencia más clara hasta ahora de que este tipo de evolución de galaxias está ocurriendo».
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En cuanto a lo que causó que el frenesí de formación de estrellas de la galaxia se detuviera repentinamente, el culpable parece ser un agujero negro que se alimenta activamente. Las observaciones del JWST detectaron una emisión adicional de luz infrarroja asociada con una masa de hidrógeno energizado que gira rápidamente, lo que es indicativo de un agujero negro en acreción. El agujero negro parece tener hasta mil millones de veces la masa del sol.
Para alcanzar esta masa en menos de mil millones de años después del nacimiento del universo, el agujero negro tuvo que alimentarse aún más rápido antes en su vida, dice Carnall (Número de serie: 16/03/18). Mientras se atiborraba, recogió un disco incandescente de gas al rojo vivo y polvo a su alrededor.
«Si tienes toda esta radiación saliendo del agujero negro, cualquier gas cercano se calentará en un grado increíble, evitando que caiga en las estrellas», dice Carnall.
Más observaciones con futuros telescopios, como el proyecto. Telescopio extremadamente grande en Chile, podría ayudar a comprender más detalles sobre cómo se extinguió la galaxia.