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Las primeras galaxias eran pequeñas, unas 10 000 veces menos masivas que la Vía Láctea. Hace miles de millones de años, estos mini-hornos forjaron una multitud de estrellas calientes y masivas. En el proceso, sembraron las semillas de su propia destrucció

Según la teoría, esa radiación detuvo la formación posterior de galaxias enanas, al ionizar y calentar el gas que las rodeaba. Ahora, los astrónomos Stuart Wyithe (Universidad de Melbourne) y Avi Loeb (Centro de Astrofísica Harvard-Smithsoniano) están presentando evidencia directa en apoyo de esta teoría.

Wyithe y Loeb demostraron que en lugar de muchas y más pequeñas, unas pocas y grandes galaxias dominaron al universo cuando tenía mil millones de años de edad. Esencialmente, la formación de galaxias enanas se detuvo unos pocos de cientos de millones de años después del Big Bang.

“Las primeras galaxias enanas sabotearon su propio crecimiento y el de sus hermanas”, dice Loeb. “Esto es algo que teóricamente se esperaba, pero nosotros identificamos la primera evidencia observacional acerca del comportamiento auto-destructivo de las primeras galaxias”.

Su investigación se publicó en el número del 18 de mayo de 2006 de la revista Nature.

Las primeras galaxias eran pequeñas, conteniendo apenas 100 millones de masas solares. Las galaxias posteriores necesitaron al menos 10 mil millones de masas solares para formarse. Esta concepción artística muestra una colección de estrellas azules calientes componentes de una galaxia enana primitiva, rodeada por gas hidrógeno (en color rojo).© David A. Aguilar (CfA)

Hace casi 14 000 millones de años, el Big Bang llenó el universo con materia caliente en forma de electrones y de iones de hidrógeno y helio. A medida que el espacio se expandió y se enfrió, los electrones y los iones se combinaron para formar átomos neutros. Estos átomos absorbieron luz con eficiencia, provocando una oscura niebla penetrante por todo el espacio. Los astrónomos han denominado a este período como las “Edades Oscuras”.

La primera generación de estrellas comenzó a aclarar esa niebla bañando al universo con radiación ultravioleta. Esta radiación disocia a los átomos en electrones negativamente cargados e iones cargados positivamente, en un proceso denominado ionización. Como el Big Bang creó un universo ionizado que más tarde se hizo neutro, esta segunda fase de ionización generada por las estrellas es conocida como la “época de re-ionización”. Tuvo lugar durante los primeros cientos de millones de años de existencia del universo.

“Queremos estudiar este período porque es cuando la sopa primordial evolucionó en el rico zoológico de objetos que vemos ahora”, dijo Loeb.

Durante esta época clave en la historia del universo, el gas no solamente se ionizó, sino que también se calentó. Mientras que el gas frío se acumula fácilmente para formar estrellas y galaxias, el gas caliente se rehúsa a verse constreñido. Cuando más caliente está el gas, mayor debe ser una “semilla” galáctica para poder atraer la materia suficiente como para convertirse en una galaxia.

Antes de la época de la re-ionización, se pudieron formar fácilmente galaxias que contuvieran apenas 100 millones de masas solares. Luego de esa época, las galaxias requerían más de 10 000 millones de masas solares de material para poder nacer.

Para determinar las masas de las galaxias típicas, Wyithe y Loeb observaron la luz proveniente de cuásares, poderosas fuentes lumínicas que son visibles a través de enormes distancias. La luz de los cuásares más lejanos los abandonó hace casi 13 000 millones de años, cuando el universo tenía apenas una fracción de su edad actual. La luz de los cuásares es absorbida por las nubes de hidrógeno asociadas con las galaxias primitivas, dejando sacudidas y conteneos indicadores en los espectros de los cuásares.

Al comparar los espectros de diferentes cuásares a lo largo de diferentes líneas visuales, Wyithe y Loeb determinaron los tamaños típicos de las galaxias del universo juvenil. La presencia de pocas y grandes galaxias lleva a una variación mayor en la absorción que se ve a lo largo de varias líneas de visión. Estadísticamente, una gran variación es exactamente lo que encontraron los investigadores.

“Como una analogía, supongamos que estamos en un salón donde todo el mundo está hablando”, explica Wyithe. “Si el salón está escasamente ocupado, entonces el ruido de fondo será mayor en algunas partes que en otras. Sin embargo, si el salón está lleno de gente, entonces el ruido de fondo será el mismo en todas partes. El hecho de que veamos fluctuaciones en la luz proveniente de los cuásares implica que el universo temprano era probablemente más parecido a un salón con poca gente”.

Los astrónomos esperan confirmar la supresión de la formación de galaxias enanas utilizando la próxima generación de telescopios, tanto radiotelescopios que puedan detectar al hidrógeno distante, como telescopios infrarrojos que puedan observar directamente a las jóvenes galaxias. Dentro de la próxima década, los investigadores que utilicen estos nuevos instrumentos podrán iluminar las “edades oscuras” del universo.

Con sus cuarteles generales en Cambridge, Massachusetts, el Instituto Harvard-Smithsoniano de Astrofísica (CfA) es una colaboración conjunta entre el Observatorio Astrofísico Smithsoniano y el Observatorio del Colegio de Harvard. Los científicos de CfA, organizados en seis divisiones de investigación, estudian el origen, evolución, y destino último del universo.

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Traducido para Astroseti.org por Heber Rizzo Baladán

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Web Site: Harvard Smithsonian Center for Astrophysics
Artículo: “When Dwarfs Gave Way to Giants”
Fecha: Mayo 17, 2006

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