¿Ha disminuido el número de nuevas estrellas nacidas con el tiempo?

Medir la historia de formación estelar del Universo es un componente clave para comprender la evolución de las galaxias. Está estrechamente relacionado con la otra pregunta, planteada recientemente por la misma persona: ¿Se están volviendo las estrellas más ricas en metales, menos masivas y de vida más corta con el tiempo cósmico? Aunque esta pregunta se refiere al Universo como un todo, una comprensión requiere una apreciación de los factores discutidos en mi respuesta a esa pregunta.

Hay varias maneras de intentar esto de forma observacional, con una serie de diagnósticos utilizados para establecer el vínculo entre la luz que vemos de las galaxias en un rango de corrimientos al rojo y tiempos de "retrospectiva" y la velocidad a la que la masa se ensambla en estrellas. . Ninguno de estos diagnósticos es perfecto, todos tienen sus problemas individuales. Las revisiones exhaustivas más recientes del tema son las de Kennicutt & Evans (2012) y Madau & Dickinson (2014), quienes han estado en este campo desde sus inicios.

Según sus revisiones de toda la evidencia, la formación de estrellas alcanzó su punto máximo aproximadamente 3500 millones de años (con un desplazamiento al rojo de aproximadamente 2) después del Big Bang y ha disminuido aproximadamente exponencialmente desde entonces, con una escala de tiempo de plegado electrónico de aproximadamente 4000 millones de años.

Las principales herramientas de observación son las mediciones de la luminosidad ultravioleta del marco de reposo de las galaxias que te dicen algo sobre cuántas estrellas masivas están presentes; el marco de reposo de la luz infrarroja cercana está dominado por estrellas de menor masa, por lo que esto mide su número; La radiación infrarroja lejana nos dice cuánto polvo hay en las galaxias distantes y, por lo tanto, cuánto se extinguen los otros indicadores y cuánto material hay disponible para formar nuevas estrellas. Estos diagnósticos se combinan con modelos para la evolución de galaxias e ideas sobre el espectro de masas de la estrella en formación para calcular la conversión de luz a masa y una tasa de formación de estrellas en movimiento en función del tiempo retrospectivo.

Aquí están, creo, las tramas clave de la reseña de Madau & Dickinson. El primero muestra la tasa de formación de estrellas en masas solares por año por megaparsec al cubo utilizando varios diagnósticos (el panel izquierdo sin etiquetar es una comparación de los dos de la derecha). Estas son densidades de co-movimiento; es decir, sacan la expansión del universo para comparar la formación de estrellas en diferentes épocas. El segundo gráfico muestra cómo la densidad (en movimiento conjunto) de la masa estelar se ha acumulado con el tiempo. Esto muestra un aumento monótono porque la mayoría de las estrellas que nacen, y la mayor parte de la masa estelar, está contenida dentro de estrellas de larga vida ($>10$mil millones de años de vida) y, por lo tanto, la mayoría de las estrellas que han nacido todavía están vivas. La trama se aplana hacia el presente porque la tasa de formación de estrellas está disminuyendo y el Universo es casi lo suficientemente viejo como para que las muertes estelares sean tan numerosas como los nacimientos estelares.

Me doy cuenta de que esta es solo la mitad de la respuesta que está buscando, es posible que tenga algo de tiempo para agregar esto más adelante, pero puedo decir ahora que tiene poco que ver (directamente) con la densidad promedio del Universo, porque las estrellas nacen dentro de las galaxias y los potenciales gravitatorios y las densidades de gas dentro de las galaxias no se ven afectados por la expansión cósmica. por ejemplo, ver ¿Por qué la expansión del espacio no expande la materia?