En el año 2012, se llevó a cabo un estudio de investigación, utilizando el Telescopio Subaru (NAOJ), el Very Large Telescope (VLT), y el Telescopio Infrarrojo de Reino Unido (UKIRT). Se descubrió que el Universo llegó a su pico máximo de formación estelar hace 11 mil millones de años, y que la tasa de formación estelar ha ido disminuyendo desde entonces. El estudio sugirió que el 95% de todas las estrellas que existirán en el Universo, ya se han formado.

Hay muchas teoría en cuanto a por qué esto está ocurriendo en primer lugar. La mayoría de la gente parece estar en contra de la idea de que sólo el 5% de las estrellas están aún por nacer. Veamos por qué esta conclusión no es en absoluto irrazonable.

¿Tiene sentido?

Hasta el momento, el Universo ha existido desde hace casi unos 14 mil millones de años y, si sigue yendo por el mismo camino de ahora, se expandirá para siempre. El destino final del Universo es más probable que sea el Big Chill (o Gran Enfriamiento). Básicamente, esto significa que todo lo que está razonablemente cerca de nosotros, lo seguirá estando en un futuro – como por ejemplo, nuestro grupo local de galaxias. Pero, cualquier cosa que se está alejando de nosotros, debido a la expansión del Universo, es muy probable que continúe haciéndolo. El Big Chill es una manera muy aburrida de “terminar” para el Universo.

Debido a la expansión acelerada del Universo, eventualmente, la mayoría de las galaxias se alejarán tanto de nosotros que nos dejarán solos, sin nada fuera de nuestra galaxia. Las galaxias del Grupo Local (que está formado por tres grandes galaxias, y unas 50 galaxias enanas) terminarán por colisionar, formando una galaxia elíptica súper-gigante. Imaginaos el Grupo Local entero en una sola galaxia!

Obviamente la formación estelar todavía va a durar mucho tiempo. La idea de que el 95% de todas las estrellas que existirán en el Universo ya han nacido – puede parecer un poco exagerado. Y que sólo queden por nacer el 5% de las estrellas suena como una broma. Por lo tanto vamos a echar un vistazo a algunos de los hechos.

¿Qué causa la formación estelar?

Hay varios mecanismos que pueden causar formación estelar. Lo más interesante en este punto son los “estallidos intensos”. La formación estelar seguirá teniendo lugar durante un largo período de tiempo, pero a un ritmo más lento, suave, y constante. Son durante los estallidos de formación estelar que se forman cantidades masivas de estrellas. Hay galaxias enteras que experimentan estos brotes de formación estelar, se les llaman “Star Burst Galaxies” (o Galaxias con brote estelar).

La formación estelar se inicia mediante ondas de choque, que se producen generalmente por una explosión de supernova cercana. Estas ondas de choque golpean la nube molecular adyacente, causando que algunas partes sean más densas que otras, lo que, a su vez, provoca la formación de estrellas. En ocasiones, una nube molecular puede tener impacto sobre otra, y la colisión de ambas nubes puede enviar ondas de choques a través de las dos, disparando así la formación estelar. Otro ejemplo de formación estelar, son los brazos de las galaxias espirales. Estos brazos se deben a las ondas de densidad, y se cree que estas ondas son las responsables de la formación estelar en galaxias espirales. Esto explica por qué hay estrellas muy jóvenes, muy calientes, y muy brillantes en los brazos espirales. Esto se ve mejor en las Galaxias Espirales de Gran Diseño.

Lo anterior explica las tasas normales de formación estelar dentro de una galaxia, pero ¿Qué es lo que provoca una gran cantidad de estallidos de formación estelar? La respuesta es: Las colisiones entre galaxias. Cuando las galaxias se fusionan, la tasa de formación estelar sube por las nubes. Aunque las estrellas individuales de las galaxias tiene una probabilidad muy nula de chocar las unas con las otras (debido a la gran distancia que hay entre las estrellas), esto no es el caso para las nubes moleculares. En comparación con las estrellas, las nubes son enormes y difusas. Realmente no se necesita mucho para perturbar estas nubes y que así empiece la formación de estrellas. Incluso sólo la interacción gravitatoria puede ser suficiente para iniciar la formación estelar.

Atando todos los cabos

Los brotes estelares en las Galaxias siguen sucediendo en nuestro tiempo, pero ya no tan a menudo como en los inicios del Universo. Las galaxias todavía chocan entre sí, y pasan cerca las unas de las otras, sin embargo, la frecuencia a lo que esto ocurre es mucho más baja. Esto hace que la idea de que el 95% de todas las estrellas del Universo ya han nacido sea correcta. Además existen fuertes indicios de que, en el inicio del Universo, existían muchas galaxias más pequeñas que interactuaban más.

Esta es la base de la agrupación jerárquica, muchas galaxias pequeñas se fusionan para convertirse en un menor número de galaxias más grandes. Debido a toda esta interacción entre galaxias y fusión de las galaxias, en el inicio el Universo entero estaba pasando por una época de estallidos de formación estelar que continuó durante miles de millones de años.

Hoy en día, se puede ver el subproducto de esto: por ejemplo en nuestro Grupo Local, hay tres grandes galaxias (Andrómeda, la Vía Láctea, y la Galaxia del Triángulo) junto con otras ~ 50 mucho más pequeñas. Cuando Andrómeda y la Vía Láctea choquen dentro de unos cuantos miles de millones de años, se producirá una intensa formación estelar.

La diferencia entre las interacciones de galaxias de hoy en día y las del Universo temprano, es que habían muchas más galaxias interactuando y fusionándose hace unos 11 mil millones de años.

También hay que tener en cuenta los tipos de galaxias que chocaban en el Universo primitivo en comparación con los tipos de hoy en día. Actualmente, hay muchas colisiones de galaxias enanas, las cuales son muy difíciles de detectar. El resto son galaxias espirales y elípticas. La fusión de dos galaxias espirales finalmente forma una galaxia elíptica. Las galaxias elípticas tienen poca o ninguna formación estelar, son las viviendas de retiro universal. Es por esto que las galaxias elípticas son de color rojo, ya que sólo se componen de estrellas viejas.

En el centro de los cúmulos galácticos más compactos y más grandes, las interacciones entre galaxias calientan las enormes cantidades de gas de hidrógeno entre ellas. A medida que las galaxias pasan a través del hidrógeno caliente, se despojan de sus gases. Las estrellas salen ilesas, sólo pierden un poco de gas y se ionizan.

Para concluir:

Conforme el Universo cumple más años, se forman más galaxias elípticas gigantes, lo cual disminuye la formación estelar aún más. Cada vez hay menos colisiones entre galaxias, lo cual también hace que disminuya los estallidos de formación estelar. Se espera que la formación estelar siga durante otro billón de años más o menos, pero los días de gloria han acabado. Hace 11 mil millones de años se alcanzó el pico máximo de formación estelar, que correspondía con la época en la que muchas galaxias colisionaban. Eran mucho más abundantes, y habían muchas menos galaxias elípticas. Las galaxias estaban más concentradas, con lo cual tenían más posibilidades de interactuar. Se daban las condiciones ideales para los estallidos de formación estelar en las galaxias. Estas condiciones ya no se observan tanto. Lo cual no significa que sea malo, si la Vía Láctea estuviera pasando por una época de brotes de formación estelar en este momento, la Tierra estaría en serios problemas.

Fuente: From Quarks to Quasars