En el universo lejano, cuando tenía solo un par de miles de millones de años, muchas galaxias parecían calderos hirviendo: el gas se condensaba tan rápido que las estrellas estallaban una tras otra, y el polvo se calentaba y brillaba intensamente en el rango submilimétrico. Estos objetos se denominan galaxias con formación estelar activa, y se cree que son los ancestros de las modernas galaxias elípticas masivas. Pero los astrónomos durante mucho tiempo no pudieron entender si todas estas galaxias son iguales o si hay diferentes caminos de crecimiento entre ellas.
El nuevo trabajo, basado en el reanálisis de las imágenes del telescopio ALMA, muestra que todo depende de la distancia a nosotros, es decir, de la edad del universo. Los investigadores tomaron mapas de una región del cielo donde ya se habían encontrado galaxias de polvo brillantes y redujeron el umbral de detección: ahora la muestra incluye objetos más débiles. La muestra se duplicó, y esto permitió ver una regularidad importante. Las galaxias con el mismo brillo observado, pero más lejanas (es decir, que existieron antes), son sistemas compactos y densos donde la formación estelar es violenta y se concentra en el centro. Y las que tienen el mismo brillo pero están más cerca de nosotros (existieron después) son discos extensos donde las estrellas nacen tranquilamente, distribuidas por toda el área.
La causa de esta división, según los autores, es la estabilidad del disco de gas. Una galaxia lejana recibe mucho gas del espacio circundante: la acreción es intensa, el disco se vuelve masivo pero inestable, y en él se forman fácilmente densos grumos que colapsan en estrellas. Esta galaxia brilla intensamente, pero su vida violenta es corta. Una galaxia cercana ya no recibe tanto gas fresco, su disco se estabiliza y la formación estelar se extiende a lo largo de miles de millones de años, volviéndose tranquila y uniforme. El límite se sitúa aproximadamente en el corrimiento al rojo z~2, cuando el universo tenía unos tres mil millones de años.
El resultado del trabajo es un límite natural entre dos tipos de galaxias. Las débiles y cercanas son las más activas de las galaxias de disco 'tranquilas', que crecen gradualmente. Y las brillantes y lejanas son compactas ráfagas de formación estelar en discos masivos e inestables, que probablemente con el tiempo se convierten en densas galaxias esferoidales pobladas principalmente por estrellas viejas.
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2604.18700
We investigate the properties of 870-um selected galaxies at z~1-4 with FIR luminosities of LIR~1e11-1e13Lo, encompassing systems that dominate obscured activity at the peak of cosmic star formation, to identify variations in star-formation processes as a function of dust mass and redshift. We revisit ALMA 870-um continuum maps from the ALMA/SCUBA-2 UDS (AS2UDS) survey, lowering the source selection threshold from 4.3 sigma to 3.1 sigma to enlarge the sample with S870~1mJy. To reduce contamination from noise peaks, we match submm sources to a K-selected galaxy sample and apply cuts on photometric redshift and near-infrared (H-K) colour. This yields 84 sources in our extended AS2UDS survey, AS2UDSx, with S870=0.3-2.2mJy, doubling the sample at S870~1mJy relative to the original study. Using this expanded sample, we find that submm galaxies with S870~1mJy at z>~2.5 share properties with brighter, more active populations, while those at z<~2.5 are distinct, with lower gas fractions, shorter depletion times, and stellar morphologies from JWST imaging that show less structured dust obscuration, resembling less-active field galaxies. This indicates a shift in the characteristics of 870-um-selected galaxies at S870~1mJy and z~2, likely driven by the stability of their gas discs. Brighter and higher-z galaxies can sustain dense, globally unstable discs through efficient gas accretion, powering compact obscured starbursts. In contrast, fainter systems at z<~2.5 lack this accretion, leading to more stable discs and more extended dust continuum emission. This suggests a natural division around S870~1mJy and z~2: lower-z, fainter sources represent the most active secularly-driven extended star-forming discs, while similar and brighter, higher-z submm galaxies form a distinct population of compact starbursts within massive, unstable, gas-rich discs, consistent with progenitors of massive spheroids.
El telescopio ALMA se encuentra en lo alto del desierto de Atacama en Chile, donde el aire es tan seco que apenas absorbe la radiación submilimétrica, por eso puede ver el polvo en galaxias lejanas.
En la novela de Isaac Asimov 'Los propios dioses' se describe cómo la materia fluye entre universos alimentando estrellas, ¿no es acaso una metáfora de la acreción de gas que hace estallar a las galaxias lejanas?