Una desconcertante contradicción ha desafiado a los astrofísicos durante décadas: muchos modelos del viento galáctico —que son simulaciones de cómo la materia se distribuye en el universo— predicen que la mayor parte de la materia «normal» está en las estrellas del centro de las galaxias. Sin embargo, estas estrellas en realidad sólo representan menos del 10 por ciento de la materia del universo. Ahora, las nuevas simulaciones han revelado esta discordancia entre los modelos y la realidad, destacando que la energía liberada por las estrellas individuales dentro de las galaxias puede tener un efecto sustancial en el sitio en el que se encuentra la materia en el universo

Como resultado de un esfuerzo de varias universidades durante varios años, el proyecto Feedback in Realistic Environments (FIRE) simula la evolución de las galaxias desde poco después del Big Bang hasta la actualidad. FIRE es la primera simulación que toma en cuenta los efectos reales de las estrellas en las galaxias, que indica que la radiación de las estrellas es lo suficientemente potente como para empujar la materia de las galaxias.

Philip Hopkins, profesor asistente de astrofísica teórica en el Instituto Tecnológico de California (CalTech), dice que el empuje es suficiente para dar cuenta de la masa galáctica «perdida» en los cálculos anteriores. Los hallazgos fueron publicados en una edición reciente de la revista Monthly Notices de la Royal Astronomical Society.

«La gente ha imaginado durante mucho tiempo que la «física perdida» en estos modelos es lo que llamamos retroalimentación de estrellas», dice Hopkins. «Cuando las estrellas se forman, deben tener un impacto dramático en las galaxias en las que se presentan, a través de la radiación que emiten, los vientos que soplan fuera de sus superficies, y sus explosiones como supernovas. Anteriormente, no ha sido posible seguir directamente cualquiera de estos procesos dentro de una galaxia, por lo que los modelos anteriores simplemente estimaban —indirectamente— el impacto de estos efectos.»

Hopkins y su equipo incorporaron los datos de las estrellas individuales en modelos integrales de galaxias, lo que les permitió observar los efectos reales de la realimentación de las estrellas, específicamente, cómo la radiación de las estrellas «empuja» la materia galáctica en cada una de las galaxias que observaron. El equipo va a ser capaz de enfocar su modelo en galaxias específicas, usando lo que se llama simulaciones de ampliación, gracias a códigos informáticos nuevos y mejorados.

«Las simulaciones de ampliación les permiten ‘cortar’ y estudiar sólo la región del universo —de unos pocos millones de años luz de diámetro, por ejemplo— en torno a lo que va a convertirse en la galaxia que te importa», dice. «Sería una locura ejecutar simulaciones de todo el universo —unos 50 mil millones años luz de diámetro—, todo a la vez, por lo que tomas una galaxia a la vez y concentras toda tu resolución allí.»

Los investigadores utilizaron la vista ampliada en la evolución de las estrellas dentro de las galaxias para ver la radiación de las estrellas y las explosiones de supernovas que soplan grandes cantidades de material de esas galaxias. Cuando el equipo calculó la cantidad de materia perdido por las galaxias durante estos eventos, encontraron que la retroalimentación de las estrellas en la simulación explica con precisión las masas bajas que se han observado realmente en galaxias las reales.

«Lo más importante que podemos explicar es que las galaxias reales son mucho menos masivas de lo que serían si estos procesos de retroalimentación no estuviesen funcionando», dice. «Así que si usted se preocupa por la estructura de una galaxia, realmente debes atender la formación de estrellas y supernovas, y el efecto de su retroalimentación sobre la galaxia.»

El equipo cuestionó dónde va la materia después de ser empujada fuera de la galaxia por las estrellas. Tienen la esperanza de que mediante la combinación de sus simulaciones con nuevas observaciones en los próximos meses, van a empezar a encontrar respuestas.

«Las estrellas y supernovas parecen producir estos supervientos galácticos que soplan material fuera en lo que llamamos el medio circumgaláctico, y el intergaláctico, alrededor y entre las galaxias. Es muy oportuno para nosotros porque hay una gran cantidad de nuevas observaciones del gas en este medio intergaláctico en este momento, muchas de ellas procedentes de Caltech», dice Hopkins.

«Por ejemplo, la gente ha encontrado recientemente que hay elementos más pesados flotando a alrededor de un par de centenares de miles de años luz de distancia de una galaxia que en realidad están dentro de la propia galaxia. Se puede hacer un seguimiento de la materia perdida buscando estos elementos pesados, sabemos que sólo forma en la fusión en las estrellas, por lo que tuvieron que estar dentro de una galaxia en algún momento. Esto concuerda con nuestra imagen y ahora podemos realmente empezar a asignar a dónde va eso».

Las simulaciones de FIRE pueden explicar con precisión la baja masa de las galaxias pequeñas y de tamaño medio. La física incluida, al igual que en los modelos anteriores, es incapaz de explicar toda la masa perdida en las grandes galaxias como las que son mayores que nuestra propia galaxia, la Vía Láctea. La teoría del equipo es que los agujeros negros en los centros de estas grandes galaxias pueden liberar suficiente energía como para expulsar el resto de la materia no soplada por las estrellas. «El siguiente paso en las simulaciones contabilizar la energía de los agujeros negros que hemos ignorado en su mayoría, por ahora», dice.

Los datos de simulación de FIRE revelan que la retroalimentación de las estrellas puede alterar el crecimiento y la historia de las galaxias de una manera mucho más dramática de lo que nadie había anticipado previamente. Hopkins dijo: «Sólo hemos comenzado a explorar estas nuevas sorpresas, pero esperamos que estas nuevas herramientas nos permitirán estudiar toda una serie de preguntas abiertas en el campo.»

Fuente: Red Orbit y otros sitios. Aportado por Eduardo J. Carletti

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