ASTROFÍSICOS descubren cómo se FORMARON las GALAXIAS más GRANDES 

Cómo exactamente se forman las galaxias elípticas masivas ha sido un enigma importante y persistente durante muchos años. 

Annagrazia Puglisi: Es una lección de humildad y motivación pensar en lo mucho que todavía nos queda por aprender sobre el universo. Mis colaboradores y yo acabamos de abordar uno de los misterios más persistentes de la astrofísica: cómo se pueden formar galaxias elípticas masivas. 
 
Ahora, por primera vez, tenemos evidencia observacional sólida que proporciona una respuesta. Nuestros resultados se han publicado recientemente en Nature. 
 
Las galaxias en el universo actual se dividen en dos grandes categorías. Hay galaxias espirales, como nuestra Vía Láctea, que son ricas en gas y forman estrellas continuamente en un disco giratorio. También hay galaxias elípticas, que son grandes y esféricas en lugar de planas, similares a un balón de rugby. Estas últimas no producen nuevas estrellas, sino que están dominadas por estrellas formadas hace más de 10 mil millones de años. 
 
La formación de galaxias elípticas ha sido difícil de explicar durante mucho tiempo con modelos cosmológicos que describen la evolución del universo desde el Big Bang hasta ahora. Uno de los desafíos es que se pensaba que la formación de estrellas durante la era en la que se formaron las galaxias elípticas (hace entre 10.000 y 12.000 millones de años) se producía en el interior de grandes discos giratorios, similares a nuestra propia Vía Láctea. 
 
Entonces, ¿cómo transformaron las galaxias su forma de discos planos a galaxias elípticas tridimensionales? 
 
Observaciones con Alma 
 
Al analizar datos del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), identificamos los lugares de nacimiento de las galaxias elípticas gigantes. Descubrimos que las galaxias elípticas locales pueden formarse a través de episodios de formación estelar intensos y de corta duración en las primeras etapas del universo, en lugar de comenzar como un disco giratorio y volverse más elípticas con el tiempo. 
 
Nuestro estudio examinó la distribución del polvo en más de 100 galaxias distantes, que sabemos que estaban formando muchas estrellas cuando el universo tenía entre 2.200 y 5.900 millones de años. El polvo indica la presencia de gas (el material a partir del cual se forman las nuevas estrellas) y nos permite estudiar las regiones dentro de una galaxia que están formando activamente nuevas estrellas. 
 
Utilizando una novedosa técnica de observación, descubrimos que el polvo en estas galaxias distantes es extremadamente compacto y no es lo que esperábamos de galaxias planas con forma de disco. Además, pudimos inferir la geometría tridimensional de las regiones emisoras de polvo. Este análisis indica que la mayoría de las primeras galaxias formadoras de estrellas eran en realidad esféricas en lugar de tener forma de disco. De hecho, se parecen mucho a la forma de las galaxias elípticas cercanas a nosotros en la actualidad. 
 
Luego utilizamos simulaciones cosmológicas por computadora para interpretar los resultados de las observaciones y comprender los mecanismos físicos que pueden haber causado que el polvo y el gas se hundieran en los centros de estas galaxias distantes formadoras de estrellas. 

Nuestro análisis revela que la acción simultánea de corrientes de gas frío de las galaxias circundantes junto con interacciones y fusiones galácticas pueden impulsar el gas y el polvo hacia núcleos compactos de formación estelar dentro de estas galaxias. Las simulaciones también nos muestran que este proceso era común en el universo temprano, lo que proporciona una explicación clave para la rápida formación de galaxias elípticas. 
 
Nuestros hallazgos agregan una pieza crucial a este rompecabezas, avanzando nuestra comprensión de la formación y evolución de las galaxias. 
 
Una técnica de observación novedosa 
 
Este descubrimiento fue posible gracias a una técnica novedosa para analizar las observaciones de ALMA. Los datos de ALMA son diferentes a las imágenes que estamos acostumbrados a ver con telescopios ópticos. De hecho, ALMA opera combinando señales de múltiples antenas que funcionan juntas como un solo telescopio gigante. 
 
Esta técnica se conoce como interferometría y, si bien permite obtener imágenes nítidas de galaxias distantes, el análisis de datos es más complejo que para las imágenes ópticas tradicionales. Nuestra nueva técnica permite mediciones más precisas de la distribución del polvo en comparación con los métodos anteriores, lo que ofrece un avance significativo en este campo. 
 
Para esta investigación, utilizamos datos de ALMA de archivo de acceso abierto acumulados durante varios años. Esto pone de relieve el poder de los datos de código abierto, donde los científicos comparten sus hallazgos, y las colaboraciones mundiales para impulsar avances científicos. 
 
Las futuras observaciones con los telescopios espaciales JWST y Euclid permitirán mapear aún más la distribución de estrellas en los ancestros distantes de las galaxias elípticas actuales. Y el Extremely Large Telescope, con su espejo de 39 metros de ancho, proporcionará detalles sin precedentes de los núcleos de formación estelar en galaxias distantes. 
 
Además, las observaciones más precisas de la dinámica del gas con ALMA y el Very Large Telescope revelarán cómo el gas se mueve hacia los centros de las galaxias, alimentando la formación de estrellas y dando forma a las galaxias que vemos hoy.