Hacia una correcta descripción en los procesos de formación estelar        

Por: Evan Gough, Universe Today.

21 de septiembre de 2023.

Concepto artístico de cómo una galaxia podría acumular masa a partir de corrientes rápidas y estrechas de gas frío. Crédito de la imagen: ESA-AOES Medialab.

Durante la mayor parte de la historia de la Astronomía, todo lo que se podía avistar fueron estrellas. Podíamos verlos individualmente, en cúmulos, en nebulosas y en manchas borrosas que pensábamos que eran grupos de estrellas pero que en realidad eran galaxias. La cuestión es que la mayor parte de lo que hay ahí fuera es mucho más difícil de ver que las estrellas y las galaxias, es gas.

Ahora que los astrónomos pueden ver el gas mejor que nunca, es posible ver cómo las galaxias lo inhalan y exhalan. Cuando dejan de respirarlo, las estrellas dejan de formarse. En los primeros días del Universo, todo era gas, no había estrellas ni galaxias. Aproximadamente 13.500 millones de años después, es posible ver galaxias y sus estrellas casi dondequiera que miremos, pero la gran mayoría de la materia de una galaxia sigue siendo gas. El gas está por todas partes. Cuando está en el espacio entre galaxias, se le denomina medio intergaláctico, cuando el gas rodea estrechamente una galaxia, lo llaman gas circungaláctico. No hay barrera entre estos, son solo nombres que usan los astrónomos para poder hablar de ellos.

Los astrónomos están empezando a comprender el flujo de gas entre una galaxia, su medio circungaláctico (CGM, por sus siglas en inglés) y el medio intergaláctico (IGM, por sus siglas en inglés). El flujo regula la formación de estrellas y cuando ese flujo se detiene, la galaxia deja de respirar. Las estrellas, la gravedad y la temperatura y densidad del gas desempeñan un papel en la respiración de las galaxias. Cuando el universo se puso en marcha, el gas se acumuló en las galaxias y formó estrellas. Cuando las estrellas mueren, especialmente como supernovas, expulsan gas. En ese punto, el gas está relativamente caliente y es difuso y resiste la compactación.

Pero a medida que el gas abandona la galaxia, se enfría. A medida que se enfría, su densidad aumenta y la gravedad de la galaxia puede controlarla con más firmeza. Luego, el gas regresa a la galaxia, donde puede colapsar nuevamente fuera de las nubes y formar estrellas. Así es como se recicla o se respira el gas dentro y fuera de las galaxias. Los astrónomos no conocieron esta respiración galáctica hasta la década de 1960, cuando pudieron observar la luz de cuásares distantes viajando a través de todo este gas. Ahora los astrónomos tienen mejores herramientas para ver este gas y su conocimiento está aumentando.

Los astrónomos que estudian el CGM encontraron evidencia convincente de la respiración de las galaxias, la cual proviene del estudio de nubes de gas separadas fuera de las galaxias. Algunas de estas nubes de gas tienen metalicidades más altas que otras nubes. Sólo las estrellas pueden crear metales, por lo que una nube de gas que tiene una mayor metalicidad debe ser gas de salida que proviene de las estrellas. El gas de alta metalicidad es gas exhalado que ya estuvo en una galaxia pero fue expulsado.

Los astrónomos han recurrido a estudios a gran escala para investigar más profundamente la respiración galáctica. Resulta que el gas del CGM es hasta 1.000 veces más denso que el gas del IGM. Su temperatura oscila entre 10.000 y 1 millón de Kelvin, que es a la vez más fría y más caliente que el gas del IGM. Pero todavía es difícil ver qué está pasando exactamente. Las señales del gas que fluye a menudo se superponen con señales de la propia galaxia, lo que dificulta su estudio. Por otro lado, el gas que sale es más fácil de ver.

La causa de las salidas es incierta. Las supernovas podrían desempeñar un papel, al igual que los poderosos vientos estelares de estrellas jóvenes, masivas y calientes. Los chorros de agujeros negros y la retroalimentación también podrían influir. Cualesquiera que sean las causas absolutas de esta respiración gaseosa, ésta finalmente cesa. Los astrónomos lo llaman "extinción" y hay amplia evidencia de ello. Una vez apagada, una galaxia se llama "galaxia inactiva" y ya no forma estrellas.

Fuente:

https://phys.org/news/2023-09-galaxies-gas-stars.html