Las galaxias masivas en el Universo temprano formaron estrellas a un ritmo mucho más rápido de lo que lo hacen hoy, creando el equivalente a mil nuevos soles por año. Esta tasa alcanzó su pico 3 mil millones de años después del Big Bang, y en 6 mil millones de años, las galaxias habían creado la mayoría de sus estrellas.
Nuevas observaciones del telescopio espacial Hubble muestran que incluso las galaxias enanas, los pequeños cúmulos de baja masa de varios miles de millones de estrellas, produjeron estrellas a un ritmo rápido, desempeñando un papel más importante de lo esperado en la historia temprana del Universo.
Hoy en día, tendemos a ver galaxias enanas aferradas a galaxias más grandes, o a veces envueltas en su interior, en lugar de existir como colecciones de estrellas en llamas. Pero los astrónomos sospechan que los enanos en el Universo temprano podrían volcar las estrellas rápidamente. El problema es que la mayoría de las imágenes no son lo suficientemente nítidas como para revelar las débiles y lejanas galaxias que necesitamos observar.
"Ya sospechábamos que las galaxias enanas de estallido de estrellas contribuirían a la ola temprana de formación estelar, pero esta es la primera vez que hemos podido medir el efecto que realmente tuvieron", dijo el autor principal Hakim Atek de la Escuela Politécnica Federal de Lausana. (EPFL) en un comunicado de prensa. "Parecen haber desempeñado un papel sorprendentemente significativo durante la época en que el Universo formó la mayoría de sus estrellas".
Estudios previos de galaxias de estallido estelar en el Universo temprano fueron sesgadas hacia las galaxias masivas, dejando de lado la gran cantidad de galaxias enanas que existían en esta era. Pero las capacidades altamente sensibles de la Wide Field Camera 3 de Hubble ahora han permitido a los astrónomos observar las galaxias enanas de baja masa en el Universo distante.
Atek y sus colegas observaron 1000 galaxias desde aproximadamente tres mil millones de años hasta 10 mil millones de años después del Big Bang. Excavaron sus datos, en busca de la línea H-alfa: una línea espectral visible de color rojo oscuro, que ocurre cuando un electrón de hidrógeno cae de su tercer al segundo nivel de energía más bajo.
En las regiones de formación estelar, el gas circundante se ioniza continuamente por la radiación de las estrellas recién formadas. Una vez que el gas se ioniza, el núcleo y el electrón eliminado pueden recombinarse para formar un nuevo átomo de hidrógeno con el electrón típicamente en un estado de mayor energía. Este electrón volverá en cascada al estado fundamental, un proceso que produce emisión de H-alfa aproximadamente la mitad del tiempo.
Por lo tanto, la línea H-alfa es una sonda efectiva de formación de estrellas y el brillo de la línea H-alfa (que es mucho más fácil de detectar que el continuo, casi invisible) es una sonda efectiva de la velocidad de formación de estrellas. A partir de esta única línea, Attek y sus colegas descubrieron que la velocidad a la que las estrellas se encienden en los primeros enanos es sorprendentemente alta.
"Estas galaxias están formando estrellas tan rápidamente que en realidad podrían duplicar toda su masa de estrellas en solo 150 millones de años; este tipo de ganancia en masa estelar llevaría la mayoría de las galaxias normales de 1 a 3 mil millones de años", dijo el coautor Jean-Paul Kneib, también de EPFL.
El equipo aún no sabe por qué estas pequeñas galaxias están produciendo una cantidad tan grande de estrellas. En general, se cree que las explosiones de formación estelar siguen eventos algo caóticos como las fusiones galácticas o el impacto de una supernova. Pero al continuar estudiando estas galaxias enanas, los astrónomos esperan arrojar luz sobre la evolución galáctica y ayudar a pintar una imagen consistente de los eventos en el Universo temprano.
El artículo ha sido publicado hoy en el Astrophysical Journal y puede verse aquí. El último Hubblecast (abajo) también cubre este emocionante resultado.
