Las explosiones de supernovas y los chorros de un monstruoso agujero negro están dispersando el gas de formación de estrellas de una galaxia, impulsando una transformación dramática de jóvenes galácticos espirales a elípticos ancianos, según un nuevo estudio de una galaxia recientemente fusionada. El gas frío, el combustible del que se forman las nuevas estrellas, es esencial para la juventud y el vigor de una galaxia. Pero las explosiones de supernovas pueden comenzar a disminuir la formación de estrellas, y luego las ondas de choque del agujero negro supermasivo terminan el trabajo, convirtiendo las galaxias espirales en elípticas "rojas y muertas".
Los astrónomos creen que han identificado una galaxia recientemente fusionada, NGC 3801, donde esta pérdida de gas acaba de comenzar. Utilizando observaciones ultravioletas del Galaxy Evolution Explorer (GALEX) de la NASA y una serie de otros instrumentos, los nuevos hallazgos llenan un vacío importante en la comprensión actual de la evolución galáctica.
"Hemos capturado una galaxia en el acto de destruir su combustible gaseoso para nuevas estrellas y marchar hacia ser un tipo de galaxia roja y muerta", dijo Ananda Hota, autor principal de un nuevo artículo en Monthly Notices of the Royal Astronomical. Sociedad. "Hemos encontrado una pieza crucial que falta para conectar y resolver el rompecabezas de esta fase de la evolución de la galaxia".
Hace tiempo que se sabe que las galaxias espirales ricas en gas como nuestra Vía Láctea se unen para crear galaxias elípticas como la observada en el estudio. Estas galaxias grandes y redondas tienen muy poca formación de estrellas.
Los agujeros negros supermasivos que residen en los centros de las galaxias pueden estallar cuando están llenos de gas durante las fusiones galácticas. A medida que se alimenta un agujero negro gigante, chorros colosales de materia salen disparados de él, dando lugar a lo que se conoce como un núcleo galáctico activo. Según la teoría, las ondas de choque de estos chorros se calientan y dispersan los depósitos de gas frío en galaxias elípticas, evitando así que se formen nuevas estrellas.
NGC 3801 muestra signos de tal proceso. Esta galaxia es única en el sentido de que se ve claramente la evidencia de una fusión pasada, y las ondas de choque de los chorros del agujero negro central han comenzado a extenderse muy recientemente. Los investigadores utilizaron el Galaxy Evolution Explorer para determinar la edad de las estrellas de la galaxia y descifrar su historia evolutiva. Las observaciones ultravioletas muestran que la formación estelar de NGC 3801 se ha agotado en los últimos 100 a 500 millones de años, lo que demuestra que la galaxia ha comenzado a dejar atrás sus años de juventud. La falta de muchas estrellas azules grandes y nuevas hace que NGC 3801 se vea amarillento y rojizo con luz visible, y por lo tanto de mediana edad.
¿Qué hace que la galaxia envejezca y produzca menos estrellas? Las estrellas azules de corta duración que se formaron justo después de fusionarse con otra galaxia ya han explotado como supernovas. Los datos del telescopio espacial Hubble de la NASA revelaron que esas explosiones estelares han provocado una rápida salida de gas calentado desde las regiones centrales de NGC 3801. Ese flujo de salida ha comenzado a desterrar las reservas de gas frío y, por lo tanto, a reducir la producción de estrellas en general de NGC 3801.
Todavía se está produciendo cierta formación estelar en NGC 3801, como se muestra en las longitudes de onda ultravioleta observadas por el Galaxy Evolution Explorer y en las longitudes de onda infrarrojas detectadas por el telescopio espacial Spitzer de la NASA. Pero ese último destello de la juventud pronto se extinguirá por las colosales ondas de choque de los chorros del agujero negro, vistos en la luz de rayos X por el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA. Estas ondas expansivas están saliendo del centro galáctico a una velocidad de casi dos millones de millas por hora (casi 900 kilómetros por segundo). Las ondas alcanzarán las porciones externas de NGC 3801 en aproximadamente 10 millones de años, dispersando cualquier gas de hidrógeno frío restante y haciendo que la galaxia sea realmente roja y muerta.
Los astrónomos piensan que la transición capturada desde el principio en el caso de NGC 3801, desde la fusión de galaxias ricas en gas hasta el surgimiento de una elíptica de aspecto antiguo, ocurre muy rápidamente en escalas de tiempo cósmico.
“El enfriamiento de la formación de estrellas por retroalimentación del núcleo galáctico activo probablemente ocurra en solo mil millones de años. Eso no es muy largo en comparación con la edad de 10 mil millones de años de una galaxia grande típica ", dijo Hota. "El evento explosivo de onda de choque causado por el agujero negro central es tan poderoso que puede cambiar drásticamente el curso futuro de la evolución de una galaxia entera".
Observaciones adicionales para el estudio en luz óptica provienen del Sloan Digital Sky Survey y en radio usando Very Large Array en Nuevo México.
Hota es astrónomo en Pune, India, realizó el estudio como investigador postdoctoral en el Instituto de Astronomía y Astrofísica de la Academia Sinica en Taipei, Taiwán.
