"La formación de galaxias es uno de los más importantes temas pendientes de la astrofísica", dijo Andrey Kravtsov , profesor asociado de astronomía y astrofísica en la Universidad de Chicago.
Los astrofísicos se están moviendo más de cerca para responder a este interrogante, gracias a una combinación de nuevas observaciones y simulaciones con superordenadores, incluyendo las realizadas por Kravtsov y Nick Gnedin , un físico del Fermi National Accelerator Laboratory .
estas imagenes de una simulación en un supercomputador muestran la formación de una galaxia ocurriendo en la temprana historia del universo.La simulación fué llevada a cabo por Nickolay Gnedin del Fermilab y Andrey Kravtsov de la University of Chicago ,los puntos amarillos son jóvenes estrellas la niebla azul muestra el gas neutro y la superficie roja indica gas molecular.Crédito.Nick Gnedin.
Gnedin y Kravtsov publicaron nuevos resultados basados en sus simulaciones el 1 de mayo del 2010 en The Astrophysical Journal , explicando por qué las estrellas se formaron más lentamente en la historia temprana del universo en comparación con períodos posteriores. El documento rápidamente llamó la atención de Robert C. Kennicutt Jr. , director del Instituto de Astronomía de la Universidad de Cambridge y co-descubridor de uno de los hallazgos observacionales claves sobre la formación de estrellas en las galaxias, conocida como la relación Kennicutt-Schmidt.
En la emisión del 03 de junio del 2010 de Nature Kennicutt señaló que la reciente serie de observaciones y simulaciones teóricas es un buen augurio para el futuro de la astrofísica. En su artículo de Astrophysical Journal, Kennicutt escribió, "Gnedin y Kravtsov dan un paso significativo en la unificación de estas observaciones y simulaciones, y proporcionan un ejemplo primordial de los recientes avances en el tema en su conjunto."
Ley de la formación de estrellas
La ley de formación de estrellas de Kennicutt relaciona la cantidad de gas en las galaxias en un área determinada a la velocidad a la que se convierten en estrellas en la misma zona. La relación ha sido muy útil cuando se aplica a las galaxias observadas en la reciente historia del universo, pero las observaciones recientes de Arthur Wolfe de la Universidad de California, San Diego , y Hsiao-Wen Chen, profesor asistente de astronomía y astrofísica en la UChicago, indican, que la relación falla para galaxias observadas durante los primeros dos mil millones años después del Big Bang.
El trabajo Gnedin y Kravtsov explica con éxito el por qué. "Lo que ella muestra es que en las primeras etapas de la evolución, las galaxias eran mucho menos eficientes en la conversión de su gas en estrellas", dijo Kravtsov.
La evolución estelar lleva al incremento en la abundancia de polvo, cuando las estrellas producen elementos más pesados que el helio, incluyendo el carbono, oxígeno y hierro, que son elementos claves en las partículas de polvo.
"Al principio, las galaxias no tenían suficiente tiempo para producir una gran cantidad de polvo y sin polvo es muy difícil para formar estas guarderías estelares", dijo Kravtsov. "Ellas no convierten el gas tan eficientemente como las galaxias de hoy, las cuales están repletas de polvo."
El proceso de formación estelar comienza cuando las nubes de gas interestelar se hacen cada vez más densa. En algún momento, los átomos de hidrógeno y helio empiezan a combinarse para formar moléculas en algunas regiones frías de estas nubes. Una molécula de hidrógeno se forma cuando dos átomos de hidrógeno se unen . Lo hacen ineficientemente en el espacio vacío, pero se encuentran entre sí con mayor facilidad en la superficie de una partícula de polvo cósmico.
"Las mayores partículas de polvo cósmico son como las partículas más pequeñas de arena en las buenas playas de Hawai ", dijo Gnedin.
Estas moléculas de hidrógeno son frágiles y fácilmente destruidas por la intensa luz ultravioleta emitida por estrellas masivas jóvenes. Pero en algunas regiones galácticas nubes oscuras, llamadas así porque el polvo que contienen, forman una capa protectora que protege a las moléculas de hidrógeno de la luz destructiva de otras estrellas.
Viveros estelares
"Me gusta pensar acerca de las estrellas como los padres muy malos, porque proporcionan un mal ambiente para la próxima generación", bromeó Gnedin. El polvo por lo tanto proporciona un entorno protector para las guarderías estelares, Kravtsov señaló.
"Hay una conexión simple entre la presencia de polvo en el gas difuso y su capacidad de formar estrellas, y eso es algo que modelamos por primera vez en estas simulaciones de formación de las galaxias", dijo Kravtsov. "Es muy plausible, pero no sabemos con certeza que es exactamente lo que está pasando."
El modelo Gnedin-Kravtsov también proporciona una explicación natural del por qué las galaxias espirales predominan en el cielo de hoy, y por qué las galaxias pequeñas forman estrellas lenta e ineficientemente .
"Por lo general, vemos discos muy finos, y esos tipos de sistemas son muy difíciles de formar en las simulaciones de formación de galaxias", dijo Kravtsov.
Eso es porque los astrofísicos han supuesto que las galaxias se formaron poco a poco a través de una serie de colisiones. El problema es que las simulaciones muestran que cuando las galaxias se fusionan, forman estructuras esferoidales que se ven más elíptica que espiral.
Pero en la temprana historia del universo, las nubes cósmicas de gas fueron ineficientes para hacer estrellas, por lo que chocaron antes de que la formación estelar ocurriera. "Estos tipos de fusiones pueden crear un disco delgado", dijo Kravtsov.
En cuanto a las galaxias pequeñas, su falta de producción de polvo podría ser responsable de su formación estelar ineficiente. "Eso es lo que me gusta como físico, porque la física, en general, es un intento de comprender la unificación de los principios detrás de los diferentes fenómenos."
Más trabajo queda por hacer, con el aporte de los recién llegados becarios de posdoctorado en la U Chicago y más simulaciones que se realizarán en los superordenadores más potentes. "Ese es el próximo paso", dijo Gnedin.
el estudio se puede leer AQUÏ
fuente de la información:
http://news.uchicago.edu/news.php?asset_id=2176
