El estudiante de magíster en astrofísica en la Pontificia Universidad Católica de Chile (PUC), Francisco Jara, ha logrado un avance significativo en el estudio de la evolución química de galaxias utilizando simulaciones. Su trabajo, que ha sido aceptado para su publicación el pasado 4 de marzo, arroja luz sobre la correlación entre los gradientes de metalicidad de las galaxias y su patrón evolutivo.
La metalicidad, entendida como la cantidad total de átomos más pesados que el helio, llamados metales en astronomía, presentes en una galaxia, ha sido un foco central en la comprensión de la evolución galáctica. Francisco Jara, junto a un equipo de investigadores e investigadoras, han explorado cómo los gradientes de metalicidad, es decir, la distribución de metales desde el centro hacia las regiones exteriores de una galaxia, pueden proporcionar pistas sobre su formación y evolución.
“Cuando uno habla de evolución de galaxias, existe la posibilidad de estudiarla desde la evolución química, ya que comprender la mecánica detrás de este proceso de manera analítica es extremadamente complejo”, explicó Jara. “Nuestro enfoque se centra en cómo están distribuidos los metales, lo que nos permite reconstruir el puzzle de la evolución galáctica sin necesidad de abordar la cinemática del problema con profundidad”.
La investigación, que se basó en la relación masa-metalicidad (MZR, por sus siglas en inglés), incorporó un nuevo componente: el gradiente de metalicidad. Los resultados revelaron una correlación clara entre la distribución de metales en las galaxias y su masa estelar. En el rango de galaxias de masa baja e intermedia, los gradientes de metalicidad positivos, (que indican una mayor concentración de metales en las regiones exteriores) tienden a estar asociados a galaxias con menos metales en comparación con las galaxias de masas similares y gradientes de metalicidad negativos (mayor concentración de metales en las regiones interiores).
El estudio también señala discrepancias importantes entre observaciones y simulaciones, especialmente en lo que respecta a la formación y densidad de masa estelar. En las galaxias observadas, del catálogo MaNGA, algunos parámetros principales están estrechamente asociados con los gradientes de metalicidad, mostrando una disminución de actividad de formación estelar en galaxias de masa intermedia, compactas y con gradientes de metalicidad positivos. Por otro lado, las galaxias de la simulación EAGLE muestran un panorama diferente, en el que aquellas con diferentes gradientes de metalicidad poseen actividad de formación similar dependiendo de la densidad de masa.
La investigación aborda una posible causa para esta discrepancia en los modelos de evolución de agujeros negros implementados en las simulaciones, “Este hallazgo destaca la necesidad de revisar y mejorar los modelos utilizados en las simulaciones, particularmente en lo que respecta a la física de los agujeros negros y su impacto en la formación estelar”, afirma Jara. “Solo así podremos garantizar que nuestras simulaciones reflejen fielmente la complejidad del universo observado”.
Gracias a esta investigación no solo se amplía nuestra comprensión de la evolución química de las galaxias, sino que también subraya la importancia de combinar datos observacionales con simulaciones realistas para obtener una imagen completa del universo.
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