La galaxia puede haber sido apagada por un agujero negro que se alimenta activamente
El telescopio espacial James Webb ha descubierto la primera galaxia conocida en dejar de formar estrellas de forma abrupta.
La galaxia, llamada GS-9209, interrumpió su formación estelar hace más de 12.500 millones de años, según informan los investigadores el 26 de enero en arXiv.org. Es decir, poco más de mil millones de años después del Big Bang. Su existencia revela nuevos detalles sobre cómo viven y mueren las galaxias a través del tiempo cósmico.
«Es un descubrimiento extraordinario», afirma el astrónomo Mauro Giavalisco, de la Universidad de Massachusetts Amherst, que no participó en el nuevo estudio. «Realmente queremos saber cuándo se dan las condiciones para que el apagamiento sea un fenómeno generalizado en el universo». Este estudio demuestra que al menos algunas galaxias se apagaron cuando el universo era joven.
GS-9209 se observó por primera vez a principios de la década de 2000. En los últimos años, las observaciones realizadas con telescopios terrestres la identificaron como una posible galaxia apagada, basándose en las longitudes de onda de la luz que emite. Pero la atmósfera terrestre absorbe las longitudes de onda infrarrojas que podrían confirmar la distancia de la galaxia y que sus días de formación estelar habían quedado atrás, por lo que era imposible saberlo con certeza.
Así que 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 está por encima del bloqueo de la atmósfera terrestre (SN: 1/24/22). «Por eso existe el JWST», afirma Carnall, de la Universidad de Edimburgo. JWST también tiene una sensibilidad mucho mayor que los telescopios anteriores, lo que le permite ver galaxias más débiles y distantes. Mientras que los mayores telescopios terrestres quizá podrían ver GS-9209 en detalle tras un mes de observación, «JWST puede captar esto en unas pocas horas».
Gracias a las observaciones del JWST, Carnall y sus colegas descubrieron que GS-9209 formó la mayoría de sus estrellas durante un periodo de 200 millones de años, que comenzó unos 600 millones de años después del Big Bang. En ese momento cósmicamente breve, construyó estrellas por valor de unos 40.000 millones de masas solares, más o menos lo mismo que tiene la Vía Láctea.
Esta rápida construcción sugiere que GS-9209 se formó a partir de una enorme nube de gas y polvo que colapsó y encendió estrellas de golpe, afirma Carnall. «Está bastante claro que la gran mayoría de las estrellas que hay actualmente se formaron en este gran estallido».
Los astrónomos solían pensar 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, sustituida por la noción de que las grandes galaxias se forman a partir de la lenta fusión de muchas más pequeñas (SN: 17/5/21).
«Ahora parece que, al menos en este objeto, lo que ocurrió fue un colapso monolítico», afirma Carnall. «Esta es probablemente la prueba más clara hasta ahora de que ese tipo de evolución de las galaxias ocurre».
En cuanto a la causa de que el frenesí de formación estelar de la galaxia se detuviera de repente, el culpable parece ser un agujero negro que se alimenta activamente. Las observaciones del JWST detectaron una emisión adicional de luz infrarroja asociada a una masa de hidrógeno energizado que se arremolina rápidamente, señal de un agujero negro en acreción. El agujero negro parece tener hasta mil millones de veces la masa del Sol.
Para alcanzar esa masa en menos de mil millones de años después del nacimiento del universo, el agujero negro debe haberse alimentado aún más rápido al principio de su vida, dice Carnall (SN: 16/3/18). A medida que se atiborraba, habría recogido un disco incandescente de gas caliente blanco y polvo a su alrededor.
«Si tienes toda esa radiación arrojando fuera del agujero negro, cualquier gas que esté cerca se calentará hasta un punto increíble, lo que impide que caiga en estrellas», dice Carnall.
Futuras observaciones con telescopios, como el previsto Extremely Large Telescope de Chile, podrían ayudar a averiguar más detalles sobre cómo se extinguió la galaxia.
