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# Física# Astrofísica de Galaxias# Cosmología y astrofísica no galáctica

Nuevas ideas sobre la formación de galaxias y esferoides

Un estudio revela cómo la intensa formación de estrellas moldea las estructuras de las galaxias.

― 7 minilectura


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La mayoría de las estrellas en el universo actual existen en grandes estructuras redondas llamadas Esferoides, que se encuentran en Galaxias espirales y elípticas. Sin embargo, cómo se forman estos esferoides sigue siendo un gran misterio. Los astrónomos han sospechado que ciertas galaxias brillantes que vemos desde lejos, especialmente las que brillan en luz infrarroja y submilimétrica, pueden estar ligadas a la formación de estos esferoides. Sin embargo, confirmar este vínculo ha sido difícil debido al polvo denso que bloquea las observaciones de las estrellas y a las limitaciones de los métodos utilizados para estudiar estos objetos distantes.

Estudios recientes con tecnología avanzada han comenzado a mostrar una imagen más clara de cómo se forman los esferoides. Sugieren que estas estructuras surgen de formaciones estelares intensas en galaxias poderosas que están lejos de nosotros. Datos recolectados de un observatorio importante revelan que estas galaxias no se parecen a discos planos; en cambio, tienen forma tridimensional. Esta forma puede ayudarnos a entender cómo se crean los esferoides en el universo, particularmente a través de estallidos intensos de formación estelar que probablemente ocurren cuando las galaxias colisionan o se fusionan entre sí.

Antecedentes

Los esferoides son importantes porque albergan la mayoría de las estrellas en el universo actual. Estos suelen encontrarse en las regiones centrales de las galaxias y juegan un papel crucial en el desarrollo de las galaxias a lo largo del tiempo. Entender cómo se ensamblan estas estructuras es esencial para armar la historia del cosmos.

Las galaxias que son brillantes en luz infrarroja y submilimétrica son particularmente interesantes para estudiar. Estas galaxias a menudo están escondidas bajo una manta de polvo, lo que dificulta ver sus estrellas directamente. Por lo tanto, los astrónomos se enfocaron en medir la luz de estas galaxias de diferentes maneras, tratando de averiguar cómo sus formas contienen pistas sobre su formación.

Observaciones

Usando telescopios potentes, los investigadores recolectaron datos sobre galaxias distantes que son brillantes en longitudes de onda submilimétricas. Miraron de cerca 149 de estas galaxias, seleccionadas por sus emisiones brillantes y señales fuertes sobre los niveles de ruido. Esto permitió a los científicos realizar un análisis detallado sobre sus formas y tamaños.

Una parte crucial de su investigación implicó observar cómo se distribuye la luz de estas galaxias. Usaron modelos específicos para ajustar los perfiles de luz, lo que les ayudó a medir características clave como el radio de medio brillo-una medida de qué tan dispersa está la luz-y la relación de ejes, que indica qué tan plana o redonda aparece la galaxia.

Los hallazgos indicaron que muchas de estas galaxias tienen formas redondas en lugar de discos planos. Esto sugiere que podrían representar una etapa de formación de esferoides que está ocurriendo en tiempo real.

Hallazgos Clave

La investigación mostró que estas galaxias brillantes, conocidas como galaxias submilimétricas, exhiben propiedades distintas. En promedio, son densas y compactas con altas tasas de formación estelar. También parecen estar evolucionando de manera diferente en comparación con las galaxias típicas que vemos hoy en día.

Forma y Estructura

Al analizar cómo se comporta la luz alrededor de estas galaxias, los científicos concluyeron que sus estructuras tridimensionales son más complejas de lo que se pensaba anteriormente. Los hallazgos de los datos revelaron que la mayoría de ellas no son puramente similares a discos ni completamente esferoidales; en cambio, a menudo muestran características de ambas.

Las mediciones indicaron un grosor promedio que es mayor que lo que normalmente se encuentra en las galaxias con forma de disco que vemos en nuestro universo local. Esto sugiere que las galaxias están en un estado de transición, posiblemente ligado a eventos significativos como fusiones o interacciones con otras galaxias.

Formación Estelar

Otro aspecto crítico fue las altas tasas de formación estelar observadas en estas galaxias distantes. Los datos mostraron que estos estallidos de formación estelar son significativos y a menudo llevan al crecimiento de Bultos, que pueden transformarse en esferoides. La intensa actividad de formación estelar sugiere que estas galaxias están experimentando cambios evolutivos rápidos.

Este estallido de formación estelar parece estar relacionado con la forma en que las nubes de gas se juntan bajo la influencia de la gravedad. En muchos de estos casos, las galaxias tuvieron interacciones entre sí, lo que probablemente contribuyó a su actividad de estallido estelar.

Comparaciones con Otras Galaxias

Los investigadores también compararon sus hallazgos con galaxias locales, particularmente galaxias infrarrojas ultraluminosas (ULIRGs) locales conocidas por sus intensas actividades de formación estelar. Las similitudes entre los dos tipos proporcionaron ideas sobre cómo los procesos actuales podrían reflejar los antiguos que ocurrían en galaxias anteriores.

Algunas de las galaxias compactas observadas parecen tener propiedades similares a las ULIRGs locales, sugiriendo que los procesos de formación pueden ser consistentes a través de diferentes épocas en el universo.

Implicaciones para la Formación de Galaxias

Los resultados de este estudio proporcionan ideas importantes sobre cómo las galaxias crecen y evolucionan a lo largo del tiempo. La evidencia sugiere que las regiones de intensa formación estelar en galaxias distantes contribuyen al desarrollo de esferoides. Esto ayuda a afinar nuestra comprensión de los caminos evolutivos de las galaxias y cómo las interacciones entre ellas pueden llevar a cambios estructurales significativos.

El Papel de las Fusiones

Esta investigación refuerza la idea de que las fusiones entre galaxias juegan un papel crucial en la formación de sus estructuras. Cuando las galaxias colisionan o interactúan, puede desencadenar estallidos de formación estelar, lo que lleva a la formación de bultos y esferoides. Estos hallazgos son vitales para entender no solo el estado presente de las galaxias, sino también las condiciones que llevaron a su formación en el pasado.

Direcciones Futuras

De cara al futuro, los investigadores planean reunir más datos de otros observatorios y realizar más análisis sobre diferentes tipos de galaxias. Al estudiar más ejemplos y condiciones variables, esperan construir una imagen completa de cómo evolucionan las galaxias y cómo surgen los esferoides.

Conclusión

El estudio de galaxias brillantes en submilímetros ofrece un vistazo fascinante a los procesos que gobiernan la formación y evolución de las galaxias. Al analizar las formas, tamaños y actividad de formación estelar dentro de estas galaxias distantes, los científicos están descubriendo los mecanismos que conducen a la creación de algunas de las estructuras más fundamentales del universo.

Las observaciones de telescopios avanzados y los modelos cuidadosos han proporcionado evidencia convincente de que la formación de esferoides está vinculada a estallidos intensos de formación estelar, a menudo impulsados por interacciones de galaxias. Esta investigación no solo mejora nuestra comprensión de la historia de las galaxias, sino que también sienta las bases para investigaciones futuras que podrían revelar aún más sobre las complejidades de nuestro universo.

Fuente original

Título: In-Situ Spheroid Formation in Distant Submillimeter-Bright Galaxies

Resumen: The majority of stars in today's Universe reside within spheroids, which are bulges of spiral galaxies and elliptical galaxies. Their formation is still an unsolved problem. Infrared/submm-bright galaxies at high redshifts have long been suspected to be related to spheroids formation. Proving this connection has been hampered so far by heavy dust obscuration when focusing on their stellar emission or by methodologies and limited signal-to-noise ratios when looking at submm wavelengths. Here we show that spheroids are directly generated by star formation within the cores of highly luminous starburst galaxies in the distant Universe. This follows from the ALMA submillimeter surface brightness profiles which deviate significantly from those of exponential disks, and from the skewed-high axis-ratio distribution. The majority of these galaxies are fully triaxial rather than flat disks: the ratio of the shortest to the longest of their three axes is half, on average, and increases with spatial compactness. These observations, supported by simulations, reveal a cosmologically relevant pathway for in-situ spheroid formation through starbursts likely preferentially triggered by interactions (and mergers) acting on galaxies fed by non-co-planar gas accretion streams.

Autores: Qing-Hua Tan, Emanuele Daddi, Benjamin Magnelli, Camila A. Correa, Frédéric Bournaud, Sylvia Adscheid, Shao-Bo Zhang, David Elbaz, Carlos Gómez-Guijarro, Boris S. Kalita, Daizhong Liu, Zhaoxuan Liu, Jérôme Pety, Annagrazia Puglisi, Eva Schinnerer, John D. Silverman, Francesco Valentino

Última actualización: 2024-10-10 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2407.16578

Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2407.16578

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.

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