El nacimiento de las estrellas: qué lograron descifrar los científicos del MIT sobre este enigma cósmico

En búsqueda incesante de información sobre el origen del Universo, los especialistas no dejan de obtener más datos que revelen información hasta ahora desconocida. En ese sentido, astrónomos han completado el estudio más grande y detallado de lo que desencadena la formación de estrellas en las galaxias más grandes del universo, utilizando el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y otros telescopios.

Es que, tras el estudio, se sorprendieron al descubrir que las condiciones para la concepción estelar en estas galaxias excepcionalmente masivas no han cambiado en los últimos diez mil millones de años. Según notaron, el principal impulsor de la formación de estrellas en estas enormes galaxias realmente se reduce a una cosa: si el gas caliente que las rodea puede enfriarse lo suficientemente rápido, o no.

Los cúmulos de galaxias son los objetos más grandes del universo que se mantienen unidos por la gravedad y contienen enormes cantidades de gas caliente que se ve en rayos X. La masa de este gas caliente es varias veces la masa total de todas las estrellas en los cientos de galaxias que normalmente se encuentran en los cúmulos de galaxias.

Los científicos estudiaron una clase de galaxias masivas del universo, llamadas en cúmulo más brillantes, en los centros de 95 galaxias. Los elegidos son en sí mismos una muestra extrema. Los cúmulos más masivos en un gran estudio realizado con el Telescopio del Polo Sur (SPT) y están ubicados entre 3,4 y 9,9 mil millones de años luz de la Tierra.

El equipo descubrió que la formación de estrellas en las galaxias que estudiaron se desencadena cuando la cantidad de movimiento desordenado en el gas caliente (un concepto físico llamado “entropía”) cae por debajo de un umbral crítico.

Por debajo de este umbral, el gas caliente inevitablemente se enfría para formar nuevas estrellas. Los resultados se presentaron en la 243ª reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Nueva Orleans y fueron presentados en Astrophysical Journal.

Una mezcla de frío y calor

Un punto que asombra a los expertos es pensar que un solo número dice si se formaron miles de millones de estrellas y planetas en estas enormes galaxias, con lo cual deben remontarse a diez mil millones de años.

Si bien se han realizado otros intentos para identificar los impulsores de la formación de estrellas en galaxias tan grandes a lo largo del tiempo cósmico, este estudio es el primero en combinar observaciones ópticas y de rayos X de los centros de los cúmulos en un rango de distancias tan grande. Esto permite a los investigadores conectar el combustible necesario para que se formen las estrellas (el gas caliente detectado con Chandra) con la formación real de las estrellas después de que el gas se enfría, como se ha visto con telescopios ópticos, durante la mayor parte de la historia del universo.

El equipo también utilizó radiotelescopios para estudiar los chorros de material que se disparan desde los agujeros negros supermasivos en estos cúmulos. En un proceso llamado retroalimentación, el gas caliente que se enfría para formar estrellas eventualmente alimenta los agujeros negros, lo que genera chorros y otras actividades que calientan y energizan sus alrededores, evitando temporalmente un mayor enfriamiento. Cuando el agujero negro se queda sin combustible, los chorros se apagan y el proceso comienza de nuevo.

Un aspecto inesperado de este estudio es que trabajos anteriores habían sugerido que otros factores además del enfriamiento del gas caliente podrían desempeñar un papel más importante en la formación de estrellas en el pasado distante. Hace diez mil millones de años, en un período que los astrónomos llaman mediodía cósmico, las colisiones y fusiones de galaxias en cúmulos eran mucho más comunes, las tasas de formación estelar eran generalmente mucho más altas y los agujeros negros supermasivos de la galaxia estaban atrayendo material mucho más rápidamente.

El tipo de formación estelar que se está viendo es notablemente consistente, incluso acercándose al mediodía cósmico cuando podría haber sido superado por otros procesos. Aunque el universo se veía muy diferente en aquel entonces, el desencadenante de la formación de estrellas en estas galaxias no lo es.

Al estudiar cúmulos relativamente cercanos, investigadores anteriores también han descubierto que se requiere un nivel umbral de desorden en el gas caliente para que se produzca retroalimentación de los agujeros negros supermasivos, en forma de chorros.

*La información contenida en este artículo periodístico se desprende de la investigación denominada “El estudio espectroscópico SPT-Chandra BCG I: Evolución del umbral de entropía para el enfriamiento y la retroalimentación en cúmulos de galaxias durante los últimos 10 Gyr”, publicada en Astrophysical Journal, de la que son autores: Michael S. Calzadilla, Michael McDonald, Bradford A. Benson, Lindsey E. Bleem, Judith H. Croston, Megan Donahue, Alastair C. Edge, Benjamin Floyd, Gordon P. Garmire, Julie Hlavacek-Larrondo, Minh T. Huynh, Gourav Khullar, Ralph P. Kraft, Brian R. McNamara, Allison G. Noble, Charles E. Romero, Florian Ruppin, Taweewat Somboonpanyakul, G. Mark Voit.