Tasa de inyección de energía mecánica de retroalimentación calculada por Starburst99 para el estallido estelar instantáneo en el cúmulo estelar 106 en función del tiempo transcurrido desde el estallido. Se muestran curvas para diferentes metalicidades y diferentes IMF. En cada caso, la curva sólida se relaciona con la energía total del viento estelar y la supernova, y la curva punteada representa solo las contribuciones de la supernova. Izquierda: tres metalicidades diferentes para un Kroupa OWF estándar. Derecha: tres MFW diferentes de baja metalicidad = 0.02. Sólidamente en todos los casos, el inicio de la retroalimentación de supernova es agudo en ‘3 Myr cuando se vuelve dominante. Excepto por = 1, la retroalimentación del viento estelar temprano es insignificante hasta que sube abruptamente cerca de ‘2 Myr. Por lo tanto, con una metalicidad suficientemente baja, se espera que una llamarada alrededor de 1 Myr esté libre de forma segura tanto de la retroalimentación del viento estelar como de la supernova. Préstamo: Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society (2023). DOI: 10.1093/mnras/ciudad1557
Astrofísicos de la Universidad Hebrea de Jerusalén han publicado un nuevo modelo teórico que resuelve el misterio de la formación de las primeras galaxias masivas en el universo, en Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society. Los hallazgos explican naturalmente las observaciones recientes del Telescopio Espacial James Webb (JWST), que revelaron un sorprendente exceso de galaxias masivas en el universo en los primeros 500 millones de años después del Big Bang, en contra de la teoría comúnmente aceptada.
El telescopio James Webb se lanzó al espacio a fines de 2021 y comenzó a generar imágenes de galaxias distantes en julio de 2022. .
Según el modelo propuesto por los científicos, las condiciones especiales que prevalecieron en las galaxias primordiales con alta densidad y baja abundancia de elementos pesados permitieron que la formación estelar se produjera a altas tasas sin interferencia de otras estrellas. El equipo de investigación del Instituto Racah de Física de la Universidad Hebrea estuvo dirigido por el profesor Avishai Dekel junto con el Dr. Kartick Sarkar, el profesor Yuval Birnboim, el Dr. Nir Mandelker y el Dr. Zhaozhou Li.
“En los primeros 500 millones de años, los científicos han identificado galaxias que contienen cada una alrededor de diez mil millones de estrellas similares a nuestro sol”, dice el profesor Dekel. “Este descubrimiento ha sorprendido a los investigadores que han tratado de encontrar explicaciones plausibles para este rompecabezas, que van desde la posibilidad de que las estimaciones observacionales del número de estrellas en las galaxias sean exageradas hasta sugerir cambios críticos en el modelo cosmológico estándar del Big Bang. ”
De acuerdo con la teoría prevaleciente sobre la formación de galaxias, la gravedad hace que el gas disperso por todo el universo colapse en los centros de gigantescas nubes esféricas de materia oscura, donde se convierte en estrellas brillantes como el sol. Sin embargo, la teoría y las observaciones hasta ahora han demostrado que la eficiencia de formación de estrellas de las galaxias es baja, con solo alrededor del 10 por ciento del gas que cae en las nubes convirtiéndose en estrellas.
La ineficiencia se debe a que el gas restante se calienta o es expulsado de las galaxias por los vientos y las explosiones de supernovas de las estrellas que lograron formarse primero. Esto contradice las indicaciones recientes de JWST de que se forma una gran cantidad de estrellas en un corto período de tiempo.
En este estudio, el profesor Dekel y su equipo proponen un proceso llamado “estallido estelar de retroalimentación” (FFB) que explica naturalmente el misterio. Bajo las condiciones únicas de las primeras galaxias, el gas se convierte eficientemente en estrellas sin ser perturbado por procesos de retroalimentación. Esta idea se basa en un lapso de tiempo de más de un millón de años entre la formación de estrellas masivas y sus posteriores explosiones como supernovas.
Los investigadores sugieren que antes de que el gas se enriqueciera con elementos pesados producidos en las estrellas, las nubes formadoras de estrellas en el denso Universo primitivo tenían densidades por encima del umbral que permitía que el gas colapsara rápidamente en estrellas en una “ventana de oportunidad” de un millón de años. . Este proceso de formación estelar de alto rendimiento en ausencia de retroalimentación explica el exceso observado de galaxias masivas.
“La publicación de este estudio es un importante paso adelante en nuestra comprensión de la formación de galaxias masivas primordiales en el Universo y, sin duda, será el comienzo de nuevas investigaciones y descubrimientos”, concluye el profesor Dekel. “Las predicciones de este modelo se probarán con la acumulación de nuevas observaciones del Web Space Telescope, donde algunas de estas predicciones parecen haber sido confirmadas”.
Dekel agrega que las importantes implicaciones del escenario FFB propuesto se explorarán en futuras investigaciones. Estos incluyen la siembra efectiva de agujeros negros de 1000 masas solares en los centros de cúmulos de formación de estrellas FFB, que son clave para explicar los agujeros negros sorprendentemente supermasivos de mil millones de masas solares observados en los centros de las galaxias 500 millones de años después.
Proporcionado por la Universidad Hebrea de Jerusalén