Nuestra galaxia ha chocado con muchas otras a lo largo de su vida. El telescopio espacial Gaia de la ESA revela ahora que el más reciente de estos accidentes tuvo lugar miles de millones de años después de lo que pensábamos.
La Vía Láctea ha crecido con el tiempo a medida que otras galaxias se acercaron, chocaron, fueron destrozadas y consumidas por nuestra galaxia. Cada colisión provocó arrugas que aún se extienden a través de diferentes familias de estrellas, afectando su movimiento y comportamiento en el espacio.
Uno de los objetivos de Gaia es desentrañar la historia de nuestra galaxia estudiando estas arrugas, algo que está haciendo señalando las posiciones y movimientos de más de 100.000 estrellas cercanas a la nuestra, una pequeña fracción de los alrededor de 2.000 millones de fuentes que observa.
«Nos volvemos más arrugados a medida que envejecemos, pero nuestro trabajo revela que ocurre lo contrario en el caso de la Vía Láctea. Es una especie de Benjamin Button cósmico, que se vuelve menos arrugado con el tiempo», dice Thomas Donlon del Instituto Politécnico Rensselaer y la Universidad de Alabama en Huntsville, EE. UU., y autor principal del nuevo estudio de Gaia publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
«Al observar cómo estas arrugas se disipan con el tiempo, podemos rastrear cuándo la Vía Láctea experimentó su último gran colapso, y resulta que esto ocurrió miles de millones de años después de lo que pensábamos».
Estas arrugas galácticas no fueron encontradas por Gaia hasta 2018. Ese estudio es el primero en determinar con precisión el momento de la colisión que creó las arrugas, comparando las observaciones con simulaciones cosmológicas.
Movimientos extraños
El halo de la Vía Láctea contiene un gran grupo de estrellas con órbitas inusuales, muchas de las cuales se cree que fueron adoptadas en nuestra galaxia durante un evento que los astrónomos llaman la «última gran fusión». Como sugiere el nombre, esta es la última vez que nuestra galaxia experimentó una colisión significativa con otra galaxia, propuesta para ser una galaxia enana masiva que inundó la Vía Láctea con estrellas que pasan muy cerca del centro de nuestra galaxia.
Los científicos habían datado esta fusión hace entre 8 y 11 mil millones de años, cuando la Vía Láctea estaba en su infancia, y se la conoce como Gaia-Salchicha-Encélado (GSE). Pero los datos de Gaia, publicados como parte del Data Release 3 del telescopio en 2022, ahora sugieren que otra fusión puede haber generado estrellas inusualmente en movimiento.
«Para que las arrugas de las estrellas sean tan claras como aparecen en los datos de Gaia, deben haberse unido a nosotros hace menos de 3 mil millones de años, al menos 5 mil millones de años más tarde de lo que se pensaba anteriormente», añade la coautora Heidi Jo Newberg, también del Instituto Politécnico Rensselaer.
«Cada vez que las estrellas oscilan hacia adelante y hacia atrás a través del centro de la Vía Láctea, se forman nuevas arrugas de estrellas. Si se hubieran unido a nosotros hace 8 mil millones de años, habría tantas arrugas una al lado de la otra que ya no veríamos ellos como características separadas.»
El hallazgo sugiere que, en lugar de que estas estrellas se originaran en la antigua fusión GSE, debieron provenir de un evento más reciente denominado Fusión Radial de Virgo, que tuvo lugar hace menos de 3 mil millones de años.
Reescribiendo la historia
Hay evidencia de que la fusión de GSE tuvo lugar mucho antes en la historia de la Vía Láctea. Sin embargo, trabajos recientes han cuestionado si realmente se necesita una fusión antigua masiva para explicar las propiedades de la Vía Láctea tal como la vemos hoy, y si todas las estrellas originalmente asociadas con el GSE provienen del mismo evento de fusión.
En 2020, Thomas dirigió el estudio que identificó arrugas de estrellas en la Vía Láctea y las comparó con simulaciones de diferentes posibles fusiones.
«Podemos ver cómo las formas y el número de arrugas cambian con el tiempo utilizando estas fusiones simuladas. Esto nos permite determinar el momento exacto en el que la simulación coincide mejor con lo que vemos hoy en los datos reales de Gaia de la Vía Láctea, un método que utilizamos en este nuevo estudio también», afirma Thomas.
«Al hacer esto, descubrimos que las arrugas probablemente fueron causadas por una galaxia enana que chocó con la Vía Láctea hace unos 2.700 millones de años. Llamamos a este evento Fusión Radial de Virgo».
Desde entonces, Thomas y sus colegas han explorado más a fondo esta fusión, refinando lentamente la idea de que muchas de las estrellas y desechos que se mueven extrañamente en el halo interior de la Vía Láctea fueron entregados a nuestra galaxia a partir de una colisión galáctica mucho más reciente que la GSE. También han aclarado que las estrellas originalmente asociadas con el GSE pueden haberse originado a partir de múltiples fusiones, algunas de ellas antiguas.
«La historia de la Vía Láctea se reescribe constantemente en este momento, en gran parte gracias a los nuevos datos de Gaia», añade Thomas. «Nuestra imagen del pasado de la Vía Láctea ha cambiado drásticamente incluso desde hace una década, y creo que nuestra comprensión de estas fusiones seguirá cambiando rápidamente.
«Este resultado (que una gran parte de la Vía Láctea sólo se unió a nosotros en los últimos miles de millones de años) es un gran cambio con respecto a lo que pensaban los astrónomos hasta ahora. Muchos modelos e ideas populares sobre cómo crece la Vía Láctea esperarían una cabeza reciente. «Una colisión con una galaxia enana de esta masa es muy rara».
Es probable que la fusión radial de Virgo trajera consigo una familia de otras pequeñas galaxias enanas y cúmulos de estrellas, que se habrían unido a la Vía Láctea aproximadamente al mismo tiempo. Exploraciones futuras revelarán cuáles de estos objetos más pequeños que anteriormente se pensaba que estaban relacionados con un GSE antiguo, en realidad están relacionados con una Fusión Radial de Virgo más reciente.
Increíble colaboración
Este hallazgo se suma a una serie de resultados de Gaia que están reescribiendo la historia de nuestro hogar cósmico. El telescopio espacial está en una posición única para explorar la infinidad de estrellas de nuestros cielos y ha compilado un conjunto de datos inigualable de las posiciones, distancias y movimientos de alrededor de 1.500 millones de estrellas hasta la fecha.
«Gaia es una misión enormemente productiva que está transformando nuestra visión del cosmos», afirma Timo Prusti, científico del proyecto Gaia en la ESA. «Resultados como este son posibles gracias al increíble trabajo en equipo y la colaboración entre un gran número de científicos e ingenieros de toda Europa y más allá».
«Este hallazgo mejora lo que sabemos sobre los muchos eventos complicados que dieron forma a la Vía Láctea, ayudándonos a comprender mejor cómo se forman y dan forma las galaxias, en particular nuestra galaxia natal».
Con información de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2024)
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