Un grupo de investigadores ha descubierto una galaxia, XMM-2599, de lo más llamativa. Dejó de formar estrellas cuando el universo era todavía muy joven. No es algo habitual y permite entender mejor cómo evolucionan las galaxias…

XMM-2599, una galaxia gigantesca en el inicio del universo

XMM-2599 es una galaxia de lo más curiosa. Ha sido observada por un grupo de investigadores, tal y como era cuando el universo tenía 1800 millones de años. Muestra, por tanto, el aspecto de hace 12 000 millones de años. Formó estrellas a un ritmo muy elevado y, después, murió. No está muy claro por qué, de repente, dejó de formar estrellas. Los investigadores explican que se trata de una galaxia de lo más curiosa. Antes de que el universo tuviese 2000 millones de años, ya había formado muchas estrellas.

XMM-2599: una galaxia gigantesca e inactiva
Esta imagen del telescopio Hubble muestra algunas de las galaxias más distantes del universo. Crédito: NASA

Concretamente, una masa equivalente a 300 000 millones de veces la del Sol. Es decir, ya era una galaxia ultramasiva. Además, han observado que formó la mayor parte de sus estrellas en un episodio muy intenso, cuando el universo tenía menos de 1000 millones de años. Después se volvió inactiva a los 1800 millones de años. Las observaciones han sido posibles gracias al instrumento MOSFIRE, en el observatorio W. M. Keck, que analiza el espectro infrarrojo y ha permitido medir precisamente a qué distancia está XMM-2599.

En aquella época, eran muy pocas las galaxias que habían dejado de formar estrellas. Además, los investigadores explican que la existencia de galaxias tan masivas como XMM-2599 es todo un desafío para los modelos que analizan la distribución de galaxias en esa época. Esos modelos predicen que este tipo de galaxias, muy masivas, deberían existir. Pero deberían estar en pleno proceso de formación de estrellas. XMM-2599, sin embargo, ya no lo estaba haciendo. Dejó de tener material para poder dar nacimiento a nuevos astros.

¿Qué provocó que dejase de formar estrellas?

Es posible que la galaxia dejase de tener combustible para formar estrellas. Quizá si agujero negro se activase en aquel momento. Los resultados, a juicio de los investigadores, indican que debería haber cambios en los modelos sobre cómo se detiene el desarrollo de las galaxias más jóvenes. Las observaciones de XMM-2599 revelaron que formaba más de 1000 masas solares por año, en lo más alto de su actividad. Un ritmo de formación extremadamente elevado. En comparación, la Vía Láctea forma una estrella al año.

Esta secuencia muestra el posible futuro de XMM-2599. Crédito: NRAO/AUI/NSF/B. Saxton; NASA/ESA/R. Foley; NASA/StScI.

Según han explicado, es posible que la galaxia sea un descendiente de un grupo de galaxias, con gran cantidad de polvo, con una capacidad de formación de estrellas muy elevada. Algo que los nuevos telescopios infrarrojos han llegado a observar en el inicio del universo. Pero, sea como fuere, el descubrimiento no deja de ser una incógnita. No está claro cómo evolucionó hasta entrar en la fase inactiva en la que ha sido observada. ¿En qué se convertirá esa galaxia al llegar al presente? No está claro en absoluto.

No perderá masa, pero los investigadores explican que podría, con el paso del tiempo, atraer a otras galaxias que sí estén formando estrellas. En el futuro, quizá, podría tener a su alrededor galaxias que sí estén en esa fase activa de formación. Lo consideran muy probable. En este caso, en el fondo, lo que los investigadores están haciendo es intentar entender cuál será la evolución futura de la galaxia. ¿Cómo cambiará en los siguientes 11 700 millones de años? Tienen alguna idea, aunque solo se trata de una hipótesis…

El futuro de XMM-2599

Es posible, explican, que se convierta en el miembro central de un cúmulo de galaxias muy brillante y masivo. También es posible que, simplemente, continúe existiendo como una galaxia aislada. Así como alguna solución intermedia. Para intentar responder a todas estas cuestiones, los investigadores van a volver a utilizar el observatorio W. M. Keck. Será muy interesante ver qué hallazgos realizan. Este tipo de galaxias, que se salen de lo normal, respecto a lo que cabría esperar encontrar en ese momento, son muy interesantes.

El cúmulo de galaxias Abell 85, a 700 millones de años-luz de la Vía Láctea. Crédito: Matthias Kluge/USM/MPE

Se trata de una puerta, al fin y al cabo, a poder entender cómo era exactamente el universo en sus primeras etapas. Ahora parece claro que no todas las galaxias estaban en plena fase de formación de estrellas. Por desconcertante que pueda parecer, cuando el universo todavía no había llegado a los 2000 millones de años, había galaxias que ya habían muerto. En este caso, entendiéndose por muerto, simplemente, que ya no forman estrellas. Su estudio, en la medida de lo posible, ayudará a entender por qué.

XMM-2599 ya llamó la atención de los investigadores simplemente al observar las imágenes. Recurrieron inicialmente al observatorio W. M. Keck para poder analizar mejor su naturaleza. Es una oportunidad fantástica para entender cómo evolucionan, y mueren, las galaxias más masivas. Veremos qué logran observar en el futuro. También será interesante lo que puedan encontrar en otros lugares del cosmos en su infancia. Porque, seguramente, no sea la única galaxia masiva que dejó de formar estrellas hace mucho tiempo…

Estudio

El estudio es B. Forrest, M. Annunziatella, G. Wilson et al.; «An Extremely Massive Quiescent Galaxy at z = 3.493: Evidence of Insufficiently Rapid Quenching Mechanisms in Theoretical Models*«. Publicado en la revista The Astrophysical Journal Letters el 5 de febrero de 2020. Puede ser consultado en arXiv.

Referencias: Phys