Las teorías de formación de galaxias podrían estar equivocadas

Las galaxias son los bloques básicos del universo. Cada una de ellas comprende cientos de miles de millones de estrellas radiantes, como nuestro Sol, las cuales se extienden a lo largo de 50 000 años luz. Cada galaxia están embebida en un halo esférico de materia oscura que no puede verse, pero que se detecta a través de su atracción gravitatoria masiva. La naturaleza exacta de esta materia aún es desconocida.

Nueva teoría: Una simulación por ordenador de la formación galáctica muestra la materia fluyendo hacia el centro de una galaxia a través de tres ríos de gas frío. Crédito Universidad Hebrea de Jerusalén.

Las galaxias están compuestas en dos grandes tipos: espirales y elípticas. Las galaxias espirales, tales como nuestra Vía Láctea, son discos giratorios, ricos en gas de hidrógeno, y están formando constantemente nuevas estrellas. Las estrellas jóvenes dan a las galaxias espirales un tinte azul. Por el contrario, las galaxias elípticas tienen cuerpos con una forma más grande y redondeada, y está hechas de viejas estrellas rojas que están faltas de gas. Por tanto nos referimos a ellas como rojas y muertas.

El intento de comprender la forma en que se forman estos dos tipos de galaxias es el reto principal al que se enfrentan los investigadores cosmológicos modernos. La formación de galaxias es una etapa esencial en los procesos cosmológicos que llevan a la formación de la vida.

Una nueva teoría sobre cómo se formaron las galaxias en el universo hace miles de millones de años, ha sido formulada por cosmólogos Universidad Hebrea de Jerusalén y se oponen a las visiones predominantes de cómo las galaxias llegaron a la existencia.

La nueva teoría dice que las galaxias se forman principalmente como resultado de intensos ríos cósmicos de gas frío (mayormente hidrógeno) y no, como defienden las teorías actuales, debido principalmente a fusiones galácticas. Los investigadores dicen que estas fusiones tuvieron sólo una influencia limitada en la formación cosmológica del universo tal y como lo conocemos.

Los resultados del grupo de investigación de cosmología, liderado por el Prof. Avishai Dekel, que ostenta la Cátedra Andre Aisenstadt de Física Teórica en el Instituto Racah de Física de la Universidad Hebrea, aparece en Nature.

El modelo aceptado hasta ahora tiene como base la idea de gas esférico cayendo a un disco central, seguido de fusiones entre discos. La suposición es que las estrellas se formaron lentamente dentro de los discos gaseosos, y que los discos se convirtieron en globos cuando se fusionaron. En tal fusión, las nubes de gas en colisión produjeron un gran estallido de nuevas estrellas a un índice de cientos de masas solares por año.

Este modelo ha sido puesto en cuestión últimamente como resultado de observaciones astronómicas usando nuevas y más potentes telescopios los cuales permiten observaciones en mayor profundidad del universo, haciendo posible de esta forma examinar lo que sucedió en las galaxias hace 10 mil millones de años (aproximadamente 3 mil millones de años tras el Big Bang que dio origen al universo). “Las grandes galaxias, cuando se ven en esta etapa inicial, efectivamente crearon estrellas a un índice muy rápido, pero esto no parece ser en absoluto el resultado de fusiones galácticas”, dice el Prof. Dekel. Las observaciones astronómicas fueron lideradas por investigadores en Garching, Alemania, encabezadas por el Prof. Reinhard Genzel del Instituto Max Planck, cuyo grupo está colaborando con los investigadores de la Universidad Hebrea.

La cuestión que surgió era cómo estas galaxias fueron capaces de formar estrellas tan rápidamente y en tan grandes cantidades en una etapa tan temprana sin fusiones galácticas masivas.

En el artículo publicado en Nature, el Prof. Dekel y sus asociados franceses y de la Universidad Hebrea, proponen su nuevo modelo teórico, el cual explica estos fenómenos observados. Sus hallazgos están basados en simulaciones por ordenador llevadas a cabo por investigadores franceses encabezados por el Prof. Romain Teyssier. Las simulaciones, usando una de las supercomputadoras más potentes de Europa, hizo posible llevar a cabo una investigación detallada de una forma sin precedentes de cómo se formaron las galaxias en los inicios del universo.

La descripción que surge es una construcción de galaxias que da como se genera a partir de un flujo continuo de gas frío a lo largo de unos pocos estrechos flujos en lugar de mediante fusiones. Estos flujos de gas siguen a los filamentos de la “red cósmica” que define la estructura a gran escala del universo, los filamentos que alimentan a los halos de materia oscura en primer lugar. Estos ríos de gas frío penetran a través del halo de materia oscura de cada galaxia y el gas caliente que lo llena y alcanza el centro, donde se convierten en un disco giratorio. Estos discos, cada uno sujeto a sus propias fuerzas gravitatorias locales, se rompe en unos pocos cúmulos gigantes en los que el gas se convierte en estrellas de forma muy eficiente.

Mediante sus cálculos, Dekel y su grupo dicen que el índice de formación estelar, como predice la teoría, es compatible con el índice observado. Los investigadores se refieren a estos masivos formadores estelares en los inicios del universo como Ríos de Alimentación de Galaxias (SFG). El fenómenos de fusión galáctica, desde esta visión, no fue el factor principal como mantiene la actual teoría.

El Prof. Dekel y sus asociados de la Universidad Hebrea, el Prof. Re’em Sari y el Dr. Daniel Ceverino, desarrollaron una teoría física simple que explica la formación de cúmulos gigantes en los discos masivos iniciales, y cómo están dirigidos por los ríos cósmicos. Predicen que la migración de estos cúmulos a los centros del disco lleva a la formación de galaxias elípticas ya en los inicios del universo, independientemente de las fusiones galácticas. De esta forma están haciendo la revolucionaria propuesta de que el papel de los ríos de gas cósmico no está limitado sólo a la formación de discos de creación estelar, sino que estos ríos también son los responsables de la subsiguiente formación de las galaxias elípticas rojas y muertas.

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Fecha Original: 21 de enero de 2009
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Vía Ciencia Kanija