Una parte antigua de la Vía Láctea es mucho más antigua de lo que sabíamos
La Vía Láctea es más antigua de lo que pensaban los astrónomos, o parte de ella. Un estudio publicado recientemente muestra que parte del disco es dos mil millones de años más antigua de lo que pensábamos.
La región, llamada Disco Grueso, comenzó a formarse solo 800 millones de años después de la Big Bang.
Un par de astrónomos han reconstruido la historia de la Vía Láctea con más detalle que nunca. Sus resultados se basan en datos detallados de la Misión Gaia de la ESA y el de china Telescopio espectroscópico de fibra multiobjeto de área celeste grande (LAMOSTO). La clave de este descubrimiento está en estrellas subgigantes.
el papel es»Una imagen resuelta en el tiempo de la historia de formación temprana de nuestra Vía Láctea«, y está en línea en el periódico Naturaleza. Los autores son Maosheng Xiang y Hans-Walter Rix, ambos del Instituto Max-Planck de Astronomía (MPIA).
Una de las cosas más difíciles de determinar acerca de una estrella es su edad. La composición o metalicidad de una estrella es fundamental para determinar su edad. Cuanto más exactamente puedan medir los astrónomos la metalicidad, más exactamente podrán determinar su edad.
El Universo primitivo contenía casi exclusivamente hidrógeno y helio. Los elementos más pesados que el hidrógeno y el helio se producen en las estrellas y se esparcen por todo el Universo cuando esas estrellas mueren y explotan. Los astrónomos llaman a cada elemento más pesado que los dos elementos primordiales «metales».
Vía láctea vista de frente. (Stefan Payne-Wardenaar/MPIA)
Las estrellas con menor metalicidad son más antiguas porque se formaron cuando la mayor parte del tiempo solo había hidrógeno y helio disponibles. Entonces, cuando los astrónomos identifican una población de estrellas que contienen principalmente hidrógeno y helio, saben que esas estrellas son más antiguas. Cuando encuentran una población de estrellas con mayores proporciones de metales, saben que esas estrellas deben ser más jóvenes.
Las mediciones precisas de la edad son el santo grial en algunos aspectos de la astronomía, lo cual es cierto en este caso. Xiang y Rix usaron más que metalicidad para determinar las edades estelares. Se centraron en un tipo específico de estrella: subgigantes.
La fase subgigante de la vida de una estrella es relativamente breve, por lo que los astrónomos pueden determinar la edad de una estrella con mayor precisión cuando es subgigante. Las subgigantes se están convirtiendo en gigantes rojas y ya no producen energía en su núcleo. En cambio, la fusión se movió en un caparazón alrededor del núcleo.
En este estudio, la pareja de científicos utilizó datos de LAMOST para determinar la metalicidad de alrededor de 250 000 estrellas en diferentes partes de la Vía Láctea. También utilizaron datos de Gaia, que proporciona datos precisos sobre la posición y la luminosidad de alrededor de 1500 millones de estrellas.
La misión Gaia de la ESA es responsable de la mayor precisión de este estudio y muchos otros. Antes de Gaia, los astrónomos trabajaban habitualmente con incertidumbres sobre la edad estelar de entre el 20 y el 40 por ciento. Esto significaba que las edades podrían diferir en mil millones de años, lo cual es mucho.
Pero Gaia cambió todo eso. La versión actual de los datos de la misión es Gaia EDR 3 o Early Data Release 3, y eso es una gran mejora. EDR3 proporciona posiciones 3D precisas de más de 330 000 estrellas. También proporciona mediciones de alta precisión de los movimientos de las estrellas en el espacio.
Los investigadores utilizaron todos estos datos de Gaia y LAMOST y los compararon con modelos conocidos de parámetros estelares para determinar la edad de los subgigantes con mayor precisión. «Con los datos de luminosidad de Gaia, podemos determinar la edad de una estrella subgigante con una precisión de un pequeño porcentaje», dijo Maosheng.
Los subgigantes se distribuyen a lo largo de las diferentes partes de la Vía Láctea, lo que permite a los investigadores juntar las edades de otros componentes y construir una línea de tiempo de la historia de la Vía Láctea.
El estudio muestra dos fases distintas en la historia de nuestra galaxia. La primera fase comenzó hace 800 millones de años cuando el disco grueso comenzó a formar estrellas. Las regiones internas del halo galáctico también han comenzado a desarrollarse.
Dos mil millones de años más tarde, una fusión impulsó la formación de estrellas en el disco grueso hasta su finalización. Una galaxia enana llamada Gaia-salchicha-encelado fusionado con la Vía Láctea.
La galaxia enana Gaia-Sausage-Enceladus (GSE) no tiene forma de salchicha. Toma su nombre del trazado de sus estrellas en un mapa de velocidades, donde sus órbitas son muy alargadas. Cuando GSE se fusionó con la Vía Láctea, ayudó a crear el disco grueso y la formación estelar alimentada por gas que lo acompaña en esa parte de la galaxia.
La fusión también ha llenado de estrellas el halo de la Vía Láctea. Los astrónomos creen que el cúmulo globular NGC 2808 podría ser el núcleo restante de Gaia Sausage. NGC 2808 es uno de los cúmulos globulares más masivos de la Vía Láctea.
La formación de estrellas desencadenada en el disco grueso por el GSE duró unos 4.000 millones de años. Aproximadamente 6 mil millones de años después del Big Bang, el gas se agotó. Durante este período, la metalicidad del disco grueso aumentó en más de un factor de diez.
El estudio también encontró una correlación muy estrecha entre la metalicidad y la edad de las estrellas a lo largo del disco. Esto significa que el gas suministrado con el GSE debe haber sido turbulento, lo que provocó que se mezclara más completamente dentro del disco.
Los astrónomos descubrieron recientemente la fusión GSE en 2018. Descubrimientos como este han dado forma a nuestra comprensión de la historia de la Vía Láctea, y la línea de tiempo del desarrollo de la galaxia se está volviendo más clara. Este nuevo estudio nos da una cuenta más detallada.
«Desde el descubrimiento de la antigua fusión Gaia-Salchicha-Encelado en 2018, los astrónomos han sospechado que la Vía Láctea ya estaba allí antes de que se formara el halo, pero no teníamos una imagen clara de cómo era esta Vía Láctea. «, dijo Maosheng.
«Nuestros resultados brindan detalles exquisitos sobre esta parte de la Vía Láctea, como su aniversario, la tasa de formación de estrellas y el historial de enriquecimiento de metales. La combinación de estos hallazgos con datos de Gaia está revolucionando nuestra imagen de cuándo y cómo se formó nuestra galaxia».
En los últimos años, los astrónomos han descubierto más detalles sobre la Vía Láctea. Pero es difícil mapear su estructura porque estamos justo en el medio. La misión Gaia de la ESA es nuestro mejor catálogo hasta la fecha de estrellas en la Vía Láctea. Y cada publicación de datos es cada vez mejor.
«Con cada nuevo análisis y publicación de datos, Gaia nos permite reconstruir la historia de nuestra galaxia con aún mayor detalle. Con el lanzamiento de Gaia DR3 en junio, los astrónomos podrán enriquecer la historia con aún mayor detalle», dice. Timo Prusti, científico del proyecto Gaia para la ESA.
La misión Gaia es esencial, pero las observaciones de otras galaxias como la Vía Láctea también brindan a los astrónomos una idea de la estructura y la historia de la Vía Láctea. Pero observar galaxias apenas dos mil millones de años después del Big Bang es difícil. Esto requiere potentes telescopios infrarrojos. Afortunadamente, un telescopio espacial infrarrojo largamente esperado está listo para comenzar las observaciones pronto.
El Telescopio Espacial James Webb (JWST) tiene el poder de viajar en el tiempo a los primeros años del Universo. Podrá ver las primeras galaxias similares a la Vía Láctea en el Universo.
Los astrónomos quieren aprender más sobre la fusión de GSE y cómo condujo a la formación de estrellas y dio forma al disco grueso de nuestra galaxia solo dos mil millones de años después del Big Bang. JWST Observaciones de ex alumnos, galaxias de alto corrimiento al rojo similar a la Vía Láctea podría ayudar a responder algunas preguntas y completar una historia galáctica más detallada.
Y en junio, la ESA lanzará la tercera versión completa de los datos de Gaia, llamada DR3. El catálogo DR3 contendrá las edades, metalicidades y espectros de más de 7 millones de estrellas. DR3 y JWST serán una poderosa combinación.
¿Qué nos dirán todos estos datos? A medida que el Universo evoluciona, las galaxias deben comer o ser comidas. La gravedad une las galaxias, pero el Universo también se expande gracias a energía oscuray la energía oscura ahuyenta las galaxias. Por lo tanto, las galaxias tienden a agruparse en grupos. La Vía Láctea es parte de la grupo local.
Los grupos permanecen cohesionados internamente debido a la gravedad combinada de las galaxias, pero los grupos se separan debido a la expansión. Eventualmente, las galaxias más grandes de un grupo consumen a las más pequeñas.
La Vía Láctea ha consumido el GSE y los cúmulos globulares. Y consume la Gran Nube de Magallanes, que consume a su vecina aún más pequeña, la Pequeña Nube de Magallanes.
Finalmente, el La Vía Láctea consumirá ambosluego, en unos 4.500 millones de años, se fusionará con la Galaxia de Andrómeda, aún más grande, otro miembro del Grupo Local.
Es una situación extraña porque el futuro de la Vía Láctea podría ser más fácil de discernir que su pasado. Es el enigma de un universo en expansión: la evidencia que buscamos se nos escapa, perdida en el tiempo y la distancia.
Pero JWST y Gaia DR3 tienen el potencial de cambiar las tornas en el Universo en expansión. Juntos, pueden arrojar más luz sobre la historia de la Vía Láctea y los detalles de las fusiones de galaxias en general. Con suerte, terminaremos con una línea de tiempo histórica mucho más completa.
Este artículo fue publicado originalmente por Universo hoy. Leer el original artículo.
