Redacción

Los astrónomos que estudian la evolución de las galaxias han luchado durante mucho tiempo para entender qué causa que la formación de estrellas se detenga en las galaxias masivas. Aunque se han propuesto muchas teorías para explicar este proceso, conocido como “apagado o extinción”, todavía no hay consenso sobre un modelo satisfactorio.

Ahora, un equipo internacional dirigido por Sandra Faber, profesora emérita de astronomía y astrofísica en la Universidad de California en Santa Cruz, ha propuesto un nuevo modelo que explica con éxito una amplia gama de observaciones sobre la estructura de las galaxias, los agujeros negros supermasivos y el cese de la formación de estrellas. Los investigadores presentaron sus hallazgos en un artículo publicado en la revista Astrophysical Journal.

El modelo apoya una de las ideas principales sobre la extinción que lo atribuye a la “retroalimentación” de los agujeros negros, la energía liberada en una galaxia y sus alrededores por un agujero negro supermasivo central cuando la materia cae en él y alimenta su crecimiento. Esta retroalimentación energética calienta, expulsa o interrumpe de alguna manera el suministro de gas de la galaxia, impidiendo que la caída de gas del halo galáctico para alimentar la formación de estrellas.

“La idea es que en las galaxias donde ser forman estrellas, el agujero negro central es como un parásito que finalmente crece y mata al anfitrión”, explicó Faber. “Eso se ha dicho antes, pero no hemos tenido reglas claras para decir cuándo un agujero negro es lo suficientemente grande para detener la formación de estrellas en su galaxia anfitriona, y ahora tenemos reglas cuantitativas que realmente funcionan para explicar nuestras observaciones”.

Las imágenes de este gráfico son de galaxias cercanas en la actualidad tomadas por el Sloan Digital Sky Survey, elegidas para representar la evolución de las galaxias. El gráfico muestra cómo la evolución de las galaxias pequeñas y densas difiere de la de las galaxias más grandes y difusas. (Foto: Sandra Faber/Sofia Quiros/SDSS)

La idea básica implica la relación entre la masa de las estrellas en una galaxia (masa estelar), cuán extendidas están esas estrellas (el radio de la galaxia), y la masa del agujero negro central. Para las galaxias que forman estrellas con una masa estelar dada, la densidad de estrellas en el centro de la galaxia se correlaciona con su radio, de modo que las galaxias con radios más grandes tienen densidades estelares centrales más bajas. Asumiendo que la masa del agujero negro central se halle a escala de la densidad estelar central, las galaxias de formación estelar con mayores radios (a una masa estelar dada) tendrán masas de agujero negro más bajas.

Lo que eso significa, explicó Faber, es que las galaxias más grandes (aquellas con radios más grandes para una masa estelar dada) tienen que evolucionar más y construir una masa estelar más alta antes de que sus agujeros negros centrales puedan crecer lo suficiente como para apagar la formación de estrellas. Por lo tanto, las galaxias de radio pequeño se apagan con masas más bajas que las galaxias de radio grande.

Esto explica, por ejemplo, por qué las galaxias apagadas más masivas tienen mayores densidades estelares centrales, radios más grandes y agujeros negros centrales más grandes.

Basándose en este modelo, los investigadores concluyeron que el apagado comienza cuando la energía total emitida por el agujero negro es aproximadamente cuatro veces la energía de unión gravitacional del gas en el halo galáctico. La energía de unión se refiere a la fuerza gravitatoria que mantiene al gas dentro del halo de materia oscura que envuelve la galaxia. El apagado se completa cuando la energía total emitida por el agujero negro es veinte veces la energía de unión del gas en el halo galáctico.

Faber destacó que el modelo no explica aún en detalle los mecanismos físicos que intervienen en el cese de la formación de estrellas. “Los procesos físicos clave que evoca esta simple teoría aún no se entienden”, dijo. “La virtud de esto, sin embargo, es que tener reglas simples para cada paso del proceso desafía a los teóricos a idear mecanismos físicos que expliquen cada paso”.