Incluso a las galaxias no les gusta estar solas. Si bien los astrónomos saben desde hace un tiempo que las galaxias tienden a congregarse en grupos y cúmulos, el proceso de pasar de la formación a los grupos amigos sigue siendo una cuestión abierta en cosmología.
En un artículo publicado en Astronomía y Astrofísica Journal, un equipo internacional de astrónomos informa sobre el descubrimiento de un grupo de objetos que parecen ser una acumulación emergente de galaxias en proceso de formación, lo que se conoce como un protocolo.
"Este descubrimiento es un paso importante para alcanzar nuestro objetivo final: comprender el ensamblaje de los cúmulos de galaxias, las estructuras más masivas que existen en el universo", dijo Brenda Frye , profesor asociado de astronomía en el Steward Observatory de la Universidad de Arizona y coautor del estudio.
La Vía Láctea, hogar de nuestro sistema solar, pertenece a un cúmulo de galaxias conocido como Grupo Local, que a su vez es parte del supercúmulo de Virgo. Pero, ¿cómo era un supercúmulo como Virgo hace 11 mil millones de años?
"Todavía sabemos muy poco acerca de los protoglústeres, en parte porque son tan débiles, demasiado débiles para ser detectados por la luz óptica", dijo Frye. "Al mismo tiempo, se sabe que irradian intensamente en otras longitudes de onda como lasubmilímetro. "
Descubierto inicialmente por el telescopio Planck de la Agencia Espacial Europea como parte de un estudio de todo el cielo, el protocolo descrito en el nuevo artículo apareció de manera prominente en la región del infrarrojo lejano del espectro electromagnético. Examinando una muestra de más de 2.000 estructurasque podrían estar en proceso de convertirse en grupos, los investigadores encontraron un protocolo designado como PHz G237.01 + 42.50, o G237 para abreviar. Las observaciones parecían prometedoras, pero para confirmar su identidad se requerían observaciones de seguimiento con otros telescopios.
Dirigido por Mari Polletta en el Instituto Nacional de Astrofísica en Milán, Italia, el equipo realizó observaciones utilizando el poder combinado del Gran Telescopio Binocular en Arizona, que es administrado por UArizona, y el Telescopio Subaru en Japón. El equipo identificó 63galaxias pertenecientes al protocolo G237. El descubrimiento original se publicó en un artículo anterior, y también se obtuvieron observaciones de seguimiento utilizando datos de archivo, el Observatorio Espacial Herschel y el Telescopio Espacial Spitzer.
"Puede pensar en los protocolos de galaxias como G237 como un astillero de galaxias en el que se están ensamblando galaxias masivas, solo que esta estructura existía en un momento en que el universo tenía 3 mil millones de años", dijo Frye. "Al mismo tiempo,la genealogía puede estar más cerca de lo que piensas. Debido a que el universo es homogéneo y el mismo en todas las direcciones, creemos que la Vía Láctea puede haberse acoplado en un nodo de protocolo similar a G237 cuando era muy joven ".
Al principio, las observaciones de G237 implicaron una tasa total de formación de estrellas que era irrealmente alta, y el equipo luchó por entender los datos. El protocolo G237 parecía estar formando estrellas a una tasa 10,000 veces mayor que la de la Vía Láctea.A ese ritmo, se esperaría que el protocúmulo agotara rápidamente su combustible estelar y posteriormente se estableciera en un sistema complejo similar al supercúmulo de Virgo.
"Cada una de las 63 galaxias descubiertas hasta ahora en G237 era como una fábrica de estrellas en sobremarcha", dijo Frye. "Es como si las galaxias estuvieran trabajando horas extras para ensamblar las estrellas. La tasa de producción era insostenible. A talritmo, se espera que las cadenas de suministro se rompan en un futuro cercano, y de una manera que cierre permanentemente el astillero de la galaxia ".
Estos altos rendimientos solo podrían mantenerse mediante una inyección continua de combustible, que para las estrellas es gas hidrógeno. Frye dijo que eso requeriría una cadena de suministro eficiente e ininterrumpida que atrajera cantidades irrazonablemente grandes de gas fresco para alimentar las fábricas de formación de estrellas..
"No sabemos de dónde venía ese gas", dijo.
Más tarde, el equipo descubrió que parte de lo que estaba viendo provenía de galaxias no relacionadas con el protoglúster, pero incluso después de que se eliminaron las observaciones irrelevantes, la tasa total de formación de estrellas se mantuvo alta, al menos 1,000 masas solares por año, según Poletta.En comparación, la Vía Láctea produce aproximadamente una masa solar cada año.
"La imagen que hemos reunido ahora es la de un astillero de galaxias exitoso, que está trabajando con alta eficiencia para ensamblar galaxias y las estrellas dentro de ellas y tiene un suministro de energía que es más sostenible", dijo Frye.
Todas las galaxias del universo son parte de una estructura gigante que se asemeja a una forma de telaraña tridimensional llamada telaraña cósmica. Los filamentos de la telaraña cósmica se cruzan en los nodos, lo que equivale a los astilleros galácticos en la analogía.
"Creemos que los filamentos median en la transferencia de hidrógeno gaseoso desde el medio difuso del espacio intergaláctico hacia estas estructuras de protoglúster hambrientas y de nueva formación en los nodos", dijo Frye.
Apuntando a futuras investigaciones, Polletta dijo: "Estamos en el proceso de analizar más observaciones sobre este y otros protocolos de Planck con el objetivo de rastrear el gas que da a luz a estas estrellas recién formadas y alimenta a los agujeros negros supermasivos, para determinarsu origen y explicar la actividad extraordinaria observada. "
Frye dijo que espera combinar los datos del Gran Telescopio Binocular con las observaciones del Telescopio Espacial James Webb de la NASA, que se lanzará en diciembre.
"Los cúmulos de protocolos ofrecen una oportunidad para investigar preguntas clave en astronomía que solo este nuevo observatorio puede responder", dijo, "como qué mecanismos impulsan la prodigiosa formación de estrellas y cuándo se agotará el suministro de hidrógeno, lo que obligará a este astillero de galaxias acerrar sus puertas y convertirse en un supercúmulo similar al de nuestra Vía Láctea? "
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