El alfarero se sienta al torno, y los primeros movimientos de sus manos deciden el destino del futuro recipiente. Si el trozo de arcilla se mantiene plano y ancho, girará mucho tiempo, ganando masa y calor. Si el alfarero lo comprime en una bola densa, el torno se frena y la pieza se endurece enseguida. Con las galaxias pasa lo mismo: unas viven miles de millones de años como discos azules, formando estrellas, y otras se quedan congeladas como esferoides rojos, donde hace mucho que no nace ninguna estrella. ¿Qué obliga a una galaxia a cambiar de forma y a dejar de formar estrellas? Los astrofísicos llevan varias décadas intentando responder a esta pregunta.
Durante mucho tiempo, el principal sospechoso fueron las fusiones de galaxias. Cuando dos ciudades estelares chocan, sus discos se destruyen, se mezclan, y el gas del centro se enciende, alimentando al agujero negro supermasivo. El agujero negro libera energía, el gas es barrido y la galaxia se apaga. Pero aquí hay un inconveniente: las fusiones aumentan el tamaño de la galaxia, mientras que las galaxias tranquilas, con la misma masa, son al contrario más pequeñas que las que forman estrellas. Por lo tanto, debe existir otro mecanismo que vincule la forma y el reposo. Los autores de este nuevo trabajo siguieron la evolución de más de dos mil galaxias en la simulación EAGLE para encontrar ese mecanismo.
Resultó que, hasta cierto momento, las futuras galaxias tranquilas y las futuras galaxias con formación estelar se ven iguales. Su forma y su rotación son indistinguibles. Pero hace aproximadamente 8–10 mil millones de años sus caminos se separan, y esa divergencia coincide con el inicio del cese de la formación estelar. La diferencia en el tamaño y la masa del agujero negro aparece aún antes. Después, los autores identificaron cuatro canales por los que la forma de la galaxia controla su reposo.
El primer canal son las fusiones. Estas aumentan a la vez el tamaño, suprimen la rotación, hacen que la galaxia sea más alargada y agrandan el agujero negro, que después apaga la formación estelar. El segundo canal es el propio crecimiento del agujero negro. Si tomamos galaxias con la misma historia de fusiones, las compactas, con un disco pequeño, hacen crecer su agujero negro más rápido y se apagan con más frecuencia. La relación entre la fracción de disco y la masa del agujero negro es negativa y fuerte: el coeficiente de correlación ronda menos 0.5. El tercer canal es el tamaño. Con masas estelares y de agujero negro iguales, las futuras galaxias tranquilas son entre un 20 y un 60 por ciento más compactas, lo que significa que la retroalimentación del agujero negro es más eficaz en ellas. El cuarto canal es la inestabilidad secular del disco. Un disco plano y compacto se deforma por sí solo, transformándose en un sistema alargado, casi sin ganar masa estelar. Este canal produce alrededor de la mitad de las galaxias alargadas con una masa cercana a los 40 mil millones de masas solares.
El trabajo muestra que la morfología de una galaxia no es una consecuencia pasiva de su historia, sino un actor activo. Gobierna el crecimiento del agujero negro y el cese de la formación estelar. Esto es importante para los modelos semianalíticos: para reproducir la diferencia observada en tamaños entre galaxias tranquilas y galaxias con formación estelar, hay que tener en cuenta de forma explícita la dependencia del crecimiento del agujero negro respecto a la estructura de la galaxia. El siguiente paso es comprobar estas predicciones con observaciones, por ejemplo con datos sobre galaxias compactas y masivas en el universo temprano y sobre galaxias alargadas en el universo local.
En la simulación EAGLE, las galaxias con una masa cercana a 10^10.6 masas solares que nunca sufrieron fusiones importantes pueden transformarse de un disco plano en un «puro» alargado por efecto de una inestabilidad interna, casi sin ganar masa estelar.