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# Física# Astrofísica de Galaxias

Los Orígenes de las Galaxias Tempranas Apagadas

Investigando cómo algunas galaxias dejaron de formar estrellas al principio de la historia del universo.

― 7 minilectura


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Tabla de contenidos

En el estudio de las galaxias, los científicos han observado dos tipos principales: Galaxias en formación de estrellas y Galaxias Apagadas. Las galaxias en formación de estrellas suelen ser azules y tienen una forma espiral, mientras que las galaxias apagadas son rojas y a menudo tienen una apariencia elíptica. Los investigadores han estado examinando cómo evolucionan estas galaxias y qué hace que algunas dejen de formar estrellas. Este artículo tiene como objetivo explorar los orígenes y la evolución de las primeras galaxias apagadas, centrándose especialmente en aquellas que dejaron de formar estrellas a una edad temprana en la historia del universo.

El misterio de las galaxias apagadas

Las galaxias apagadas, especialmente las masivas, que aparecen temprano en la historia del universo levantan preguntas. ¿Cómo pueden existir galaxias grandes y rojas, que indican que no están formando nuevas estrellas, tan temprano? Los estudios muestran que, aunque no es raro que existan galaxias grandes, los procesos que normalmente regulan la formación de estrellas parecen estar interrumpidos en estas galaxias apagadas. ¿Qué exactamente hace que estas galaxias sean diferentes de sus contrapartes en formación de estrellas?

Formación de estrellas y apagado

El proceso de formación de estrellas está influenciado por varios factores, incluyendo la disponibilidad de gas y las interacciones con otras galaxias. Una pregunta importante es por qué algunas galaxias dejan de formar estrellas por completo. Las teorías actuales sugieren que las actividades de los agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias, conocidos como Núcleos Galácticos Activos (AGN), pueden suprimir la formación de estrellas. Esto puede ocurrir a través de eventos importantes como fusiones de galaxias, que pueden interrumpir el gas necesario para la formación de estrellas.

Primeras galaxias apagadas en simulaciones

Con el fin de entender mejor estos procesos, los científicos utilizan simulaciones para modelar la formación de galaxias. Una de las simulaciones más recientes que se ha examinado es capaz de proporcionar información sobre el universo temprano y las condiciones bajo las cuales las galaxias pasan de estar en formación a apagadas. Esto implica identificar y analizar galaxias apagadas y compararlas con galaxias en formación de estrellas dentro del mismo marco de simulación.

Identificando galaxias apagadas

Para identificar galaxias apagadas, los investigadores buscan aquellas que están por debajo de una línea definida en un diagrama que traza la tasa de formación de estrellas contra la masa de la galaxia. Las galaxias que caen por debajo de un cierto umbral son clasificadas como apagadas. Esta clasificación permite examinar las poblaciones galácticas tempranas y cómo la masa y el entorno afectan los procesos de apagado.

El papel del entorno

El entorno en el que reside una galaxia es esencial para entender sus propiedades. La investigación muestra que las galaxias apagadas tienden a existir en regiones más densas del espacio, lo que puede influir en su formación y evolución. Al estudiar factores ambientales, los científicos buscan descubrir las razones por las cuales ciertas galaxias se apagan y otras no.

Observaciones de las primeras galaxias apagadas

Los avances recientes en la tecnología de telescopios han permitido a los científicos observar galaxias apagadas tempranas. El Telescopio Espacial James Webb, por ejemplo, ha proporcionado datos cruciales sobre estas galaxias distantes. Las observaciones sugieren que el número de galaxias apagadas aumenta con el tiempo, y sus características pueden decirnos mucho sobre las condiciones en el universo temprano.

Hallazgos clave de los modelos de simulación

Las simulaciones han mostrado que las primeras galaxias apagadas no siempre son las más masivas. En cambio, ciertos factores ambientales y la retroalimentación de los agujeros negros juegan roles críticos en su evolución. A medida que los agujeros negros crecen rápidamente en ciertas galaxias, pueden influir en el gas y la materia circundante, llevando a un apagado rápido.

Seguimiento de la evolución de las galaxias

Al rastrear galaxias a través de diferentes épocas, los investigadores pueden observar cómo cambian con el tiempo. Para las primeras galaxias apagadas, los resultados muestran que pueden experimentar períodos en los que pueden volver a formar estrellas, conocido como Rejuvenecimiento, antes de potencialmente apagarse otra vez. Este ir y venir puede moldear significativamente la evolución de una galaxia.

Características de las primeras galaxias apagadas

Las primeras galaxias apagadas suelen tener propiedades únicas que las distinguen de las galaxias en formación de estrellas. Por ejemplo, muestran altas proporciones de masa de agujero negro a masa estelar, y tienden a tener un menor contenido de polvo. Sus entornos influyen en su formación, haciendo que algunas sean más resistentes a un apagado posterior.

Retroalimentación de AGN y apagado de galaxias

Los núcleos galácticos activos son centrales en la discusión de apagado. A medida que los agujeros negros acumulan material, emiten energía que puede calentar el gas circundante, impidiendo que caiga en la galaxia y forme nuevas estrellas. Este calentamiento ocurre a través de varios procesos, incluyendo chorros y radiación, que juegan un papel significativo en el apagado.

Rejuvenecimiento de galaxias apagadas

Algunas galaxias apagadas pueden experimentar períodos en los que vuelven a ser en formación de estrellas. Este rejuvenecimiento puede ocurrir cuando se vuelve a acumular suficiente gas, permitiendo que las estrellas se formen una vez más. Cuánto dura este rejuvenecimiento y los factores que lo desencadenan son áreas activas de investigación.

Conclusión

Entender las primeras galaxias apagadas proporciona valiosos conocimientos sobre la evolución del universo. A través de simulaciones y observaciones, los investigadores están construyendo una imagen más clara de cómo estas galaxias se forman, evolucionan y a veces dejan de formar estrellas. A medida que más datos estén disponibles, la esperanza es refinar los modelos de formación de galaxias y comprender mejor los complejos procesos en juego.

Direcciones futuras de investigación

La investigación sobre las primeras galaxias apagadas está en curso, con muchas preguntas que aún quedan sin respuesta. Los estudios futuros buscarán profundizar nuestra comprensión de las relaciones entre el entorno, la actividad de los agujeros negros y la formación de estrellas a través de varios tipos de galaxias. A medida que la tecnología avanza, especialmente en la astronomía observacional, podemos esperar obtener una visión aún más clara de estos fenómenos cósmicos distantes.

Resumen de conceptos clave

  • Galaxias apagadas: Galaxias que han dejado de formar estrellas, que generalmente aparecen rojas y elípticas.
  • Galaxias en formación de estrellas: Galaxias que forman nuevas estrellas activamente, típicamente azules y en forma espiral.
  • Núcleos galácticos activos (AGN): Agujeros negros supermasivos que influyen en la formación de estrellas a través de sus mecanismos de retroalimentación energética.
  • Impacto del entorno: La densidad y las condiciones del entorno de una galaxia juegan un papel crucial en su evolución.
  • Rejuvenecimiento: El proceso donde una galaxia apagada puede comenzar a formar estrellas nuevamente después de un período de inactividad.

Importancia de entender las primeras galaxias apagadas

Estudiar las primeras galaxias apagadas mejora nuestro conocimiento de la historia cósmica, incluyendo cómo las galaxias evolucionan a lo largo de miles de millones de años. Las ideas de estos estudios informan teorías sobre la formación de galaxias, contribuyen a nuestra comprensión de la expansión del universo y ayudan a los astrónomos a interpretar observaciones de galaxias distantes. Al unir diferentes aspectos de la evolución galáctica, los investigadores están descubriendo gradualmente la intrincada historia de nuestro universo.

Reflexiones finales

El viaje para comprender las primeras galaxias apagadas continúa, ofreciendo un área rica para la exploración en astrofísica. A medida que llegan más datos observacionales y los modelos de simulación mejoran, anticipamos refinar nuestra comprensión de cómo estas galaxias únicas encajan en el amplio tapiz del cosmos. La interacción entre el crecimiento de agujeros negros, las influencias ambientales y la formación de estrellas sigue siendo un tema central, guiando a los investigadores mientras buscan desvelar los misterios del universo.

Fuente original

Título: The Nature and Evolution of Early Massive Quenched Galaxies in the Simba-C Simulation

Resumen: We examine the nature, origin, and fate of early ($z\geq 2$) massive ($M_\star>10^{10}M_\odot$) quenched galaxies (EQGs) in a new $(100h^{-1}{\rm Mpc}^3)$ run of the Simba-C galaxy formation model. We define ``quenched'' to be $>4\sigma$ below an iterative polynomial fit to the star-forming sequence (SFS), and find that Simba-C produces EQGs as early as $z\sim 5$ and number densities agreeing with observations at $z\leq 3$ (though slightly low at $z\geq 4$). Using a photometric-based EQG selection or a fixed sSFR cut of $10^{-10}$yr$^{-1}$ yields similar results. EQGs predominantly arise in central galaxies with stellar mass $M_\star\sim 10^{10.5-11.3}M_\odot$, not necessarily the most massive systems. A UMAP projection shows that quenched galaxies have notably large black hole-to-stellar mass ratios, lower rotational support, and less dust, but are not atypical versus similar-mass non-EQGs in their environments, halo mass, or halo gas temperatures at the time of quenching. However, via galaxy tracking we show that the progenitor environments of EQGs are significantly more overdense than that of non-EQGs, which drives higher black hole mass fractions and stellar-to-halo mass ratios. This results in the Eddington ratio dropping sufficiently low for Simba-C's jet mode feedback to turn on, which quickly quenches the host galaxies. EQGs thus seem to be galaxies that grow their black holes quickly within highly dense environments, but end up in moderately-dense environments where black hole feedback can quench effectively. We find that $\geq 30\%$ of EQGs rejuvenate, but the rejuvenating fraction drops quickly at $z\leq 2$. By $z=0$ it is difficult to distinguish the descendants of EQGs vs. non-EQGs.

Autores: Jakub Szpila, Romeel Davé, Douglas Rennehan, Weiguang Cui, Renier Hough

Última actualización: 2024-02-13 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2402.08729

Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2402.08729

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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