Las primeras galaxias crecieron masivamente mediante colisiones

Una nueva investigación del Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague, en Dinamarca, entre otros, muestra que las galaxias masivas tempranas se crearon por la formación explosiva de estrellas que se puso en marcha por la colisión de galaxias varios miles de millones de años después del Big Bang, un descubrimiento que publica "Astrophysical Journal". Las galaxias son colecciones gigantescas de estrellas, gas y materia oscura. Las más pequeñas contienen unos pocos millones de estrellas mientras que las más grandes pueden estar compuestas por varios cientos de millones de estrellas. Las primeras estrellas surgieron en el universo muy temprano, aproximadamente 200 millones de años después del Big Bang a partir de los gases hidrógeno y helio, puesto que el gas es la materia prima para la formación de estrellas.

Estas gigantescas nubes de gas y polvo se contraen y, finalmente, el gas es tan compacto que la presión calienta la materia de manera que se forman bolas resplandecientes de gas, dando paso al nacimiento de nuevas estrellas. Las estrellas se acumulan en las galaxias, siendo la primera de ellas una especie de galaxia bebé. Siempre y cuando haya gas en la galaxia, se formarán nuevas estrellas. Por lo tanto, la teoría de los astrónomos es que la estructura del universo fue construida por galaxias bebé creciendo gradualmente más grandes y más masivas mediante la constante formación de nuevas estrellas y al chocar con galaxias vecinas para formar nuevas galaxias más grandes. Así, se cree que las galaxias más grandes en el universo de hoy han estado en construcción durante toda la historia del universo.

"Por eso nos sorprendió que cuando el Universo tenía sólo 3.000 millones de años, había galaxias que eran tan masivas como las grandes galaxias espirales de hoy y las mayores galaxias elípticas que son los gigantes en el universo local", explica Sune Toft, del Centro de Cosmología Oscura en el Instituto Niels Bohr en la Universidad de Copenhague. "Aún más sorprendente es que las estrellas en estas galaxias primitivas fueron comprimidas en un área muy pequeña, por lo que el tamaño de las galaxias era tres veces más pequeño que las galaxias masivas similares en la actualidad, lo que significa que la densidad de estrellas era diez veces mayor. Además, las galaxias ya estaban muertas, por lo que ya no se estaban formando nuevas estrellas. Era un gran misterio", añade.

Las galaxias muy masivas y compactas no fueron aplanadas por las galaxias espirales donde las estrellas y el gas giran alrededor del centro. Más bien, parecían galaxias elípticas, donde las estrellas se mueven más de aquí para allá, y en donde se ha utilizado el gas para la formación de nuevas estrellas. Para saber lo que pasó, Sune Toft tuvo que mirar aún más atrás en el tiempo. Según las edades de las galaxias, sabía que tenían que haberse formado muy temprano en la historia del universo, pero en ese momento simplemente no había pasado suficiente tiempo para que las galaxias hubieran crecido de manera masiva a través de la formación normal de la estrella.

Este científico tenía la teoría de que las galaxias masivas se forman por la fusión de galaxias más pequeñas, pero que por sí sola no podía explicar cómo habían llegado a ser tan masivas tan rápidamente y ya estar muertas. La teoría era, por tanto, que debe haber habido algunas galaxias particularmente extremas en el proceso de formación. "Estudiamos las galaxias que existieron cuando el universo tenía entre 1 y 2 millones de años. Mi teoría de que debe haber habido algunas galaxias con propiedades muy específicas que fueron parte del proceso de formación me hizo centrarme en las galaxias especiales SMG, que son dominadas por una formación intensa fija oculta bajo una gruesa capa de polvo", explica Toft.

Este investigador explica que cuando tales galaxias ricas en gas se fusionan, todo el gas se va al centro del sistema donde se enciende una explosión de la nueva formación de estrellas. Se forma una gran cantidad de estrellas en el centro de la galaxia y se convierte rápidamente en muy compacta. Pero con la formación estelar explosiva, el gas para formar nuevas estrellas también se agota muy rápidamente y entonces la galaxia se muere. "Descubrí que había una relación evolutiva directa entre dos de los tipos de galaxias más extremas que tenemos en el universo: las galaxias más lejanas y más intensas formadas por estrellas poco después del Big Bang y las extremadamente compactas muertas que vemos entre 1.000 y 2.000 millones de años más tarde", resume el autor de esta investigación, que supone un gran avance en el descubrimiento del proceso de formación de las galaxias enormemente masivas y muertas en el universo temprano.