Así como quedar atrapada en una telaraña cambia drásticamente la vida de una mosca, las galaxias atrapadas en la vasta red cósmica se alteran dramática e irreversiblemente.
Ahora, los científicos de la Universidad de Kansas pretenden comprender mejor los mecanismos que intervienen en la formación de cúmulos de galaxias a medida que viajan a través de una red cósmica de diferentes entornos.
El profesor de física y astronomía de KU, Gregory Rudnick, está liderando el esfuerzo, que implica recrear la red cósmica en una simulación por computadora y luego estudiar el contenido de gas y las propiedades de formación de estrellas de las galaxias que la rodean a medida que se mueven a través de esta red. El esfuerzo utilizará imágenes de casi 14.000 galaxias de DESI Legacy Survey, Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) y Galaxy Evolution Explorer (GALEX) de la NASA; El equipo recopilará observaciones adicionales con el telescopio Planewave de 0,7 m de Siena.
«El objetivo principal de este proyecto es comprender el impacto de los factores ambientales en la transformación de las galaxias», dijo Rudnick. dijo en un comunicado. «En el universo, las galaxias están dispersas en una distribución no uniforme caracterizada por densidades variables. Estas galaxias se agregan en grandes cúmulos, que comprenden de cientos a miles de galaxias, así como grupos más pequeños, que consisten en decenas a cientos de galaxias».
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Las galaxias pueden estar en cúmulos o grupos, o pueden residir en regiones del universo más aisladas y de menor densidad, lo que se denomina «campo», señaló Rudnick.
Aunque estudios anteriores que simularon la red cósmica y las galaxias dentro de ella compararon galaxias en cúmulos y grupos con aquellas aisladas en el campo, no tuvieron en cuenta las estructuras filamentosas alargadas de gas, polvo y estrellas que conectan los cúmulos.
Rudnick y sus colegas consideraron esta autopista cósmica, centrándose en los entornos filamentosos que encuentran las galaxias, cómo las galaxias se canalizan en cúmulos y cúmulos en primer lugar, y cómo los filamentos afectan su evolución.
«Las galaxias siguen un camino hacia estos filamentos, primero experimentan un ambiente denso antes de progresar hacia grupos y cúmulos», dijo Rudnick. «El estudio de galaxias en filamentos nos permite examinar los encuentros iniciales de galaxias con entornos densos».
La mayoría de las galaxias que ingresan a los “centros urbanos” de los cúmulos, agregó Rudnick, lo hacen a lo largo de las “supercarreteras” de la red cósmica, y un pequeño número sigue “rutas rurales” que las llevan a cúmulos y grupos sin interactuar mucho con su entorno.
«Si bien los filamentos son similares a las carreteras interestatales, estas rutas menos transitadas hacia regiones densas son similares a la analogía de conducir por caminos rurales en Kansas para acceder a los límites de la ciudad», dijo Rudnick. «Las galaxias pueden existir en filamentos o estar en grupos que residen en filamentos como cuentas en una cuerda. De hecho, la mayoría de las galaxias en el universo existen dentro de grupos».
El equipo espera que, con esta simulación, sea posible obtener información sobre el inicio de los efectos ambientales en las galaxias y decodificar cómo se comportan las galaxias en los filamentos y grupos donde se encuentran con mayor frecuencia.
Galaxias atrapadas dando origen a estrellas
Un aspecto clave del trabajo realizado por el equipo de KU será evaluar cómo las condiciones de los filamentos de la red cósmica afectan el procesamiento del gas en bolsas de excesiva densidad, lo que los científicos llaman «ciclo bariónico».
Debido a que las estrellas nacen cuando colapsan acumulaciones excesivamente densas de gas y polvo, las perturbaciones del ciclo bariónico pueden impulsar o dificultar la formación estelar, mejorando o retardando así el crecimiento de las galaxias.
«El espacio entre galaxias contiene gas. De hecho, la mayoría de los átomos del universo están en este gas, y este gas puede acumularse en las galaxias», dijo Rudnick. “Este gas intergaláctico se transforma en estrellas, aunque la eficiencia de este proceso es relativamente baja, contribuyendo sólo un pequeño porcentaje a la formación estelar.
Algunos de estos vientos se convierten en corrientes que soplan desde las galaxias de regreso al espacio, mientras que otra materia arrastrada por el viento regresa a su galaxia de origen, se acumula y finalmente se recicla como parte del ciclo bariónico.
«Las galaxias pueden conceptualizarse como motores de procesamiento de bariones, que extraen gas del medio intergaláctico y convierten una parte en estrellas», explicó Rudnick. “Las estrellas, a su vez, se transforman en supernovas, produciendo elementos más pesados. Parte del gas es expulsado al espacio, formando una fuente galáctica que eventualmente vuelve a caer en la galaxia”.
Cuando las galaxias encuentran un entorno denso en la red cósmica, pueden cambiar su presión interna e interrumpir el ciclo bariónico, despojando activamente a la galaxia de gas o privándola de su futuro suministro de gas.
Esto da como resultado que las fábricas de estrellas galácticas, ubicadas en el corazón de los cúmulos, se detengan lentamente a medida que se extingue la materia prima que genera estrellas.
«La perturbación afecta la ingestión y expulsión de gas por las galaxias, lo que provoca cambios en sus procesos de formación estelar», dijo Rudnick. «Aunque puede haber un aumento temporal en la formación de estrellas, en casi todos los casos esto eventualmente resulta en una disminución de la formación de estrellas».
Se espera que las simulaciones del equipo ayuden a los científicos a comprender mejor el ciclo bariónico, algo que el estudio Astro2020 Decadal ha destacado como un tema científico clave para la próxima década.
La investigación también incluirá divulgación científica a estudiantes de secundaria de Kansas y Nueva Jersey para 2026. Esto incluirá equipar a las escuelas con 11 MacBook Pros para permitir que los estudiantes participen en el proyecto de investigación.
Publicado originalmente en Espacio.com.
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