El anillo interior de mediana edad de la Vía Láctea


En el siglo pasado, los astrónomos aprendieron mucho sobre el cosmos y nuestro lugar en él. Desde el descubrimiento de que el Universo está en constante estado de expansión hasta el descubrimiento del Fondo Cósmico de Microondas (CMB) y el modelo cosmológico del Big Bang, nuestra percepción del cosmos se ha expandido inmensamente. Y, sin embargo, muchos de los descubrimientos astronómicos más profundos todavía ocurren dentro de nuestro patio trasero cósmico: la Vía Láctea.

En comparación con otras galaxias, que los astrónomos pueden resolver con relativa facilidad, la estructura y el tamaño de la Vía Láctea han sido objeto de descubrimientos continuos. El más reciente proviene del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE), donde los científicos han encontrado un anillo interior de estrellas ricas en metales no descubierto anteriormente justo fuera de la Barra Galáctica. La existencia de este anillo ha revelado nuevos conocimientos sobre la formación de estrellas en esta región de la galaxia durante su historia temprana.

Utilizando información de la segunda publicación de datos de Gaia, un equipo de científicos ha realizado estimaciones refinadas de la masa de la Vía Láctea. Crédito: ESA/Gaia/DPAC

Determinar la estructura y el tamaño de la galaxia de la Vía Láctea siempre se ha visto empañado por el hecho de que estamos situados dentro del disco galáctico de la Vía Láctea, cerca de uno de sus brazos espirales. Desde este punto de vista, las estrellas quedan oscurecidas por densas nubes de gas y polvo, especialmente hacia el centro de la Vía Láctea. Esto ha hecho particularmente difícil determinar la estructura de la Vía Láctea interior.

Un misterio perdurable sobre nuestra galaxia es si tenía o no anillos internos de formación de estrellas, que se han visto en otras galaxias de disco. Afortunadamente, los científicos del MPE pasaron la última década combinando datos de varias campañas de observación, incluida la encuesta APOGEE y el Observatorio Gaia, con simulaciones informáticas avanzadas. El resultado fue un modelo de última generación de la Vía Láctea interior que reveló una barra lenta con una protuberancia en forma de maní. Este bulto está poblado por estrellas que se formaron hace entre cuatro y nueve mil millones de años, con un pico de edad entre seis y ocho mil millones de años.

El estudio APOGEE es una campaña espectroscópica estelar a gran escala realizada por el Sloan Digital Sky Survey (SDSS), ubicado en el Observatorio Apache Point en Nuevo México. Este estudio se realizó en longitudes de onda del infrarrojo cercano, lo que permite realizar observaciones que no serían posibles con luz óptica. En particular, las observaciones IR de APOGEE le permiten ver a través de las regiones polvorientas de la Vía Láctea, como el disco y la protuberancia.

Diagrama anotado de la Vía Láctea. El sol se indica cerca de la parte inferior en el Orion Spur. Crédito: NASA

Esto permitió al equipo de MPE determinar la abundancia de elementos, las posiciones, las velocidades en la línea de visión y las edades aproximadas de todas las estrellas en la protuberancia recién observada. Mientras tanto, los datos obtenidos por la misión Gaia de la ESA proporcionaron mediciones precisas de las posiciones y movimientos propios de estas estrellas. Luego, el equipo combinó todas estas observaciones con un modelo que crearon del funcionamiento de la Vía Láctea interna. Como Shola M. Wylie, Ph.D. estudiante de MPE y autor principal del estudio, explicó:

“Integramos más de 30 000 estrellas del sondeo APOGEE con datos adicionales de Gaia en nuestro potencial de protuberancia de barra de la Vía Láctea para obtener las órbitas completas de estas estrellas. Y con estas órbitas, podemos ver efectivamente detrás del bulto galáctico, así como otras regiones espaciales que no están cubiertas por las encuestas. Alrededor de la barra central, encontramos una estructura de anillo interior que es más rica en metales que la barra y donde las estrellas tienen edades más jóvenes, alrededor de 7 mil millones de años”.

Para separar las estrellas en las estructuras de anillo y barra, el equipo observó cuánto se desviaban sus órbitas de un círculo (es decir, su excentricidad). A partir de esto, descubrieron que las estrellas del anillo son más jóvenes y más ricas en metales que las estrellas de la barra y están más concentradas hacia el plano galáctico. Esto sugiere que las estrellas en el anillo estelar deben haber seguido formándose a partir del flujo de gas después de que la barra estuvo en su lugar.

Por lo tanto, los astrónomos pueden usar la edad de las estrellas del anillo interior para mirar hacia atrás en la historia de formación de la Vía Láctea. Basado en la edad promedio de las estrellas, el equipo de MPE estima que la barra galáctica se formó hace al menos 7 mil millones de años. En la actualidad, no está claro si existe una conexión entre el anillo interior recién descubierto y los brazos espirales de la galaxia y si el gas se canaliza actualmente hacia el interior de un anillo interior delgado de formación de estrellas, como se ve con otras galaxias espirales.

Con la puesta en funcionamiento de los telescopios de próxima generación, serán posibles estudios galácticos más detallados. Cuando se combinen con modelos aumentados (que serán posibles utilizando un software más sofisticado), estos datos permitirán a los astrónomos aprender más sobre cómo la estructura del anillo hace la transición al disco circundante en la Vía Láctea. El estudio que describe sus hallazgos, titulado «El anillo interior de mediana edad de la Vía Láctea», apareció recientemente en la revista Astronomy & Astrophysics.

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