Muerte de una galaxia por una colosal eyección de gas

Las galaxias comienzan a ‘morir’ cuando dejan de formar estrellas, pero hasta ahora no se había observado claramente cómo comienza este proceso en galaxias distantes.

Utilizando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), que el Observatorio Europeo Austral (ESO) y otros socios tienen en Chile, los astrónomos se han fijado en la galaxia ID2299. Está tan lejos que su luz ha tardado unos 9 mil millones de años en llegar a nosotros: la vemos cuando el universo tenía tan solo 4.500 millones de años (hoy tiene unos 13.800).

La galaxia ID2299 pierde casi la mitad de su gas generador de estrellas a un ritmo de 10.000 masas solares al año, y el que le queda pronto se consumirá, haciendo que cese su producción estelar en unas decenas de millones de años

Pero lo que ha llamado la atención de esta galaxia es que está expulsando casi la mitad de su frío gas generador de estrellas, un 46 % concretamente, a un ritmo sorprendente de 10.000 masas solares al año, es decir, equivalente al que se necesitaría para crear 10.000 soles al año.

Debido a que la galaxia todavía sigue formando estrellas de forma muy rápida (cientos de veces más rápido que nuestra Vía Láctea), el gas restante se consumirá rápidamente, haciendo que ID2299 cese su producción en tan sólo unas pocas decenas de millones de años.

“Es la primera vez que observamos una típica galaxia masiva formadora de estrellas en el universo distante a punto de 'morir' debido a una expulsión masiva de gas frío”, afirma Annagrazia Puglisi, investigadora principal del nuevo estudio, de la Universidad de Durham (Reino Unido) y el Centro de Investigación Nuclear Saclay (CEA-Saclay, Francia).

El evento responsable de la espectacular pérdida de gas, según el equipo, es una colisión entre dos galaxias que, finalmente, se fusionaron para formar ID2299. La escurridiza pista que llevó a los científicos hacia este escenario fue la asociación del gas expulsado con lo que se llama una ‘cola de marea’.

Las colas de marea son corrientes alargadas de gas y estrellas  que se extienden en el espacio interestelar y que son el resultado de la fusión de dos galaxias. Son difíciles de ver en galaxias lejanas porque, por lo general, son demasiado débiles. Sin embargo, el equipo logró observar este fenómeno relativamente brillante justo cuando se lanzaba al espacio y fueron capaces de identificarlo como una cola de marea.

Una tercera forma de obtener material estelar

El estudio sugiere que las fusiones galácticas, como la que dio lugar a ID2299, pueden expulsar al espacio el combustible para la formación de estrellas, además del procedente de vientos estelares y de la actividad de los agujeros negros

La mayoría de los astrónomos cree que los vientos causados por la formación de estrellas y la actividad de los agujeros negros en los centros de galaxias masivas son responsables de lanzar material de formación de estrellas al espacio, terminando así con la capacidad de las galaxias para crear nuevas estrellas.

Sin embargo, el nuevo estudio, publicado esta semana en la revista Nature Astronomy, sugiere que las fusiones galácticas también pueden ser responsables de expulsar al espacio el combustible necesario para la formación de estrellas.

“Nuestro estudio sugiere que las eyecciones de gas pueden producirse por fusiones y que los vientos y las colas de marea pueden parecer muy similares”, dice el coautor del estudio, Emanuele Daddi, del centro CEA-Saclay.

Revisar cómo mueren las galaxias

Por eso es posible que algunos de los científicos que previamente identificaron vientos en galaxias distantes podrían haber estado observando, en realidad, colas de marea expulsando gas de estas galaxias. “Esto podría llevarnos a revisar nuestra comprensión de cómo 'mueren' las galaxias", reconoce Daddi.

El sorprendente descubrimiento del proceso de muerte de una galaxia lejana en colisión mientras pierde su capacidad de formar estrellas se hizo por casualidad. Mientras se estudiaban las propiedades del gas frío en más de 100 galaxias lejanas con ALMA, el potente observatorio permitió en unos minutos recopilar los datos suficientes para detectar a ID2299 y su cola de eyección.

“ALMA ha arrojado nueva luz sobre los mecanismos que pueden detener la formación de estrellas en galaxias distantes. Ser testigos de un evento de disrupción tan masiva añade una pieza importante al complejo rompecabezas de la evolución de las galaxias”, apunta la coautora Chiara Circosta, investigadora del University College de Londres (Reino Unido).

En el futuro, el equipo podría usar ALMA para hacer observaciones más profundas y de mayor resolución de esta galaxia, permitiéndoles comprender mejor la dinámica del gas expulsado. Además, las observaciones del futuro Telescopio Extremadamente Grande de ESO podrían permitir explorar las conexiones entre las estrellas y el gas en ID2299, arrojando nueva luz sobre cómo evolucionan las galaxias.

Referencia:

Annagrazia Puglisi et al. “A titanic interstellar medium ejection from a massive starburst galaxy at z=1.4”. Nature Astronomy, 2021