Historia química de la Vía Láctea revelada por un nuevo catálogo de decenas de millones de estrellas


Investigadores de la Universidad de Notre Dame, junto con colaboradores en China y Australia, publicaron un nuevo catálogo de muestras de más de 24 millones de estrellas que pueden usarse para descifrar la historia química de los elementos en la Vía Láctea.

La investigación, publicada este mes en The Astrophysical Journal, representa alrededor de una centésima parte de los aproximadamente 240 mil millones de estrellas en la Vía Láctea. Marca un hito para Timothy Beers, profesor de física Grace-Rupley en Notre Dame, que ha pasado la mayor parte de su carrera planificando y ejecutando estudios de estrellas cada vez más grandes para descifrar la formación y la evolución química de la galaxia, un campo llamado arqueología galáctica. Los investigadores emplearon un nuevo enfoque para medir la luz de cada estrella para inferir la abundancia de metales pesados como el hierro. También midieron sus distancias, movimientos y edades.

Resumen de los parámetros astrofísicos informados en este trabajo, que en combinación limitan el ensamblaje y la evolución química de la Vía Láctea. Crédito: Universidad de Notre Dame

«Las abundancias elementales de estrellas individuales rastrean el enriquecimiento químico de la galaxia de la Vía Láctea, desde que comenzó a formar estrellas poco después del Big Bang hasta el presente», dijo Beers.

«La combinación de esta información con las distancias y movimientos estelares nos permite restringir el origen de diferentes componentes en la galaxia, como las poblaciones de halo y disco», continuó. «Agregar estimaciones de edad pone un ‘reloj’ en el proceso, de modo que se puede dibujar una imagen mucho más completa de todo el proceso».

El trabajo espectroscópico anterior de Beers y colaboradores proporcionó la información de las decenas de miles de estrellas que se utilizaron para calibrar el nuevo enfoque, basado en mediciones fotométricas de precisión. La investigación reciente utilizó grandes muestras fotométricas obtenidas con el Australian SkyMapper Southern Survey y la misión del satélite europeo Gaia para calibrar las estimaciones de metalicidad.

Hasta hace poco, la única forma de obtener estimaciones precisas del contenido de metales pesados, como el hierro, para un gran número de estrellas era tomando espectros de baja y media resolución que pudieran analizarse para extraer esta información. El proceso fue largo y laborioso.

Beers está más interesado en las estrellas con las metalicidades más bajas (estrellas muy pobres en metales con una abundancia de hierro inferior al 1 por ciento de la del sol) porque nacieron temprano en la historia del universo y, por lo tanto, revelan el origen de los elementos en el tabla periódica. A principios de la década de 1980, cuando Beers comenzó su trabajo, los investigadores solo conocían unas 20 estrellas muy pobres en metales. Este nuevo catálogo eleva el total de lo que Beers llama «fósiles del cielo nocturno» a más de 500.000.

Con más de 19 millones de estrellas enanas y cinco millones de estrellas gigantes, se espera que el nuevo catálogo avance en el conocimiento de cómo se formó la Vía Láctea en una variedad de formas, dijo Beers. Estos incluyen la caracterización de la estructura de los discos galácticos delgados/gruesos, los componentes estructurales de las galaxias espirales, así como la población de estrellas y cúmulos globulares que rodean la mayoría de las galaxias de disco, llamado halo estelar. El catálogo de estrellas también ayudará a los investigadores a identificar los rastros de estrellas que dejan las galaxias enanas y los cúmulos globulares interrumpidos.

Además de Beers y el estudiante de posgrado Derek Shank de la Universidad de Notre Dame, otros colaboradores incluyen al autor principal Yang Huang de la Universidad de Yunnan, China; Christian Wolf y Christopher A. Onken, Universidad Nacional de Australia; Young Sun Lee, Universidad Nacional de Chungnam, Corea; Haibo Yuan, Universidad Normal de Beijing, China; Huawei Zhang, Universidad de Pekín, China; Chun Wang, Universidad Normal de Tianjin, China; y Jianrong Shi y Zhou Fan, Academia China de Ciencias.

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