Descubren dos grupos de estrellas en la Vía Láctea originadas en el disco galáctico

Si alguien del espacio exterior deseara contactar con nosotros a través del "correo espacial", su dirección cósmica incluiría varias líneas más, incluidas la "Tierra", el "Sistema solar", el "Brazo espiral de Orión" y la "Galaxia de la Vía Láctea". Esta posición dentro de la Vía Láctea de origen da un asiento de primera fila para explorar lo que está sucediendo en una galaxia así.

Sin embargo, la perspectiva interna que tiene el ser humano presenta algunos desafíos en la búsqueda para comprenderla, por ejemplo, para delinear su forma y alcance. Y otro problema más es el tiempo: cómo se puede interpretar la evolución galáctica si la propia duración del Humano (y la de los telescopios) es mucho menor que el parpadeo del ojo cósmico.

Hoy, se tiene una imagen bastante clara de las amplias propiedades de la Vía Láctea y cómo encaja entre otras galaxias en el Universo. Los astrónomos lo clasifican como una galaxia espiral grande bastante promedio, con la mayoría de sus estrellas dando vueltas alrededor de su centro dentro de un disco, y un polvo de estrellas más allá de las que orbitan en el halo galáctico.

Estas estrellas del halo no parecen estar distribuidas aleatoriamente en el halo, sino que muchas están agrupadas en estructuras gigantes, inmensos arroyos y nubes (o densidades excesivas) de estrellas, algunas de las cuales rodean completamente la Vía Láctea. Se ha interpretado que estas estructuras son firmas del pasado tumultuoso de la Vía Láctea: restos de la disrupción gravitacional de las muchas galaxias más pequeñas que se cree que han invadido la Galaxia en el pasado.

Los investigadores han intentado aprender más sobre esta violenta historia de la Vía Láctea al observar las propiedades de las estrellas en los restos que quedan: sus posiciones y movimientos pueden darnos pistas sobre el camino original del invasor, mientras que los tipos de estrellas que contienen y las composiciones químicas de esas estrellas pueden decirnos algo sobre cómo podría haber sido la galaxia muerta hace mucho tiempo.

Un equipo internacional de astrónomos liderado por la doctora Maria Bergemann, del Instituto Max Planck de Astronomía en Heidelberg (Alemania), y en la que ha participado el CSIC, encontró ahora evidencia convincente de que algunas de estas estructuras de halo podrían no ser restos de las galaxias invasoras sino originarse del disco de la Vía Láctea.

ESTUDIO DE 14 ESTRELLAS

Los científicos investigaron 14 estrellas ubicadas en dos estructuras diferentes en el halo galáctico, Triangulum-Andromeda (Tri-Y) y las sobredensidades estelares A13, que se encuentran en lados opuestos del plano del disco galáctico. Estudios previos del movimiento de estas dos estructuras difusas revelaron que están asociadas cinemáticamente y podrían estar relacionadas con el Anillo Monoceros, una estructura en forma de anillo que se retuerce alrededor de la Galaxia.

Sin embargo, la naturaleza y el origen de estas dos estructuras estelares todavía no se ha esclarecido de manera concluyente. La posición de las dos sobredensidades estelares podría determinarse cuando cada una se encuentre a unos 5 kiloparsec (14.000 años luz) por encima y por debajo del plano galáctico. Bergemann y su equipo presentan ahora patrones detallados de abundancia química de estas estrellas, obtenidos con espectros de alta resolución tomados con los telescopios Keck y VLT ('Very Large Telescope', del Observatorio Europeo Austral --ESO--).

"El análisis de las abundancias químicas es una prueba muy poderosa que permite, de forma similar a la coincidencia de ADN, identificar la población principal de la estrella. Diferentes poblaciones progenitoras, como el disco o halo de la Vía Láctea, galaxias satélite enanas o cúmulos globulares, tienen composiciones químicas radicalmente diferentes. Por lo tanto, una vez que sabemos de qué están hechas las estrellas, podemos vincularlas inmediatamente con sus poblaciones originales", explica Bergemann.

Al comparar las composiciones químicas de estas estrellas con las encontradas en otras estructuras cósmicas, los científicos se sorprendieron al descubrir que las composiciones químicas son casi idénticas, dentro y entre estos grupos, y coinciden con los patrones de abundancia de las estrellas del disco de la Vía Láctea. Esto proporciona una evidencia convincente de que estas estrellas muy probablemente se originan del disco fino galáctico (la parte más joven de la Vía Láctea, concentrada hacia el plano galáctico) en sí misma, en lugar de ser escombros de galaxias invasivas.

MIGRACIÓN DE ESTRELLAS POR OSCILACIONES DEL DISCO

La pregunta que se hacen los investigadores es cómo llegaron las estrellas a estas posiciones extremas por encima y por debajo del disco galáctico. Los cálculos teóricos de la evolución de la Vía Láctea predicen que esto sucede, y las estrellas se trasladan a grandes distancias verticales desde su lugar de nacimiento en el plano del disco. Esta "migración" de estrellas se explica teóricamente por las oscilaciones del disco como un todo. La explicación favorita para estas oscilaciones es la interacción de las mareas del halo de la Materia Oscura de la Vía Láctea y su disco con una galaxia satélite masiva que pasa.

Los resultados, publicados en la revista 'Nature' por Bergemann y sus colegas, ahora proporcionan la evidencia más clara de estas oscilaciones del disco de la Vía Láctea obtenida hasta ahora. Estos hallazgos son muy emocionantes, ya que indican que el disco de la Vía Láctea y su dinámica son significativamente más complejos de lo que se pensaba.

"Mostramos que puede ser bastante común que los grupos de estrellas en el disco se reubiquen en reinos más distantes dentro de la Vía Láctea, después de haber sido expulsados ??por una galaxia satélite invasora. También se pueden encontrar patrones químicos similares en otras galaxias, lo que indica una posible universalidad galáctica de este proceso dinámico", dice la coaturoa del estudio Allyson Shefield, profesora asociada de Física en 'LaGuardia Community College' en la Universidad de la Ciudad de Nueva York (CUNY), Estados Unidos.

Como siguiente paso, los astrónomos planean analizar los espectros de otras estrellas tanto en las dos sobredensidades, como en las estrellas, en otras estructuras estelares más alejadas del disco. También están muy interesados en obtener masas y edades de estas estrellas para restringir los límites de tiempo cuando se produjo esta interacción de la Vía Láctea y una galaxia enana.

"Anticipamos que las investigaciones actuales y futuras como 4MOST y Gaia proporcionarán información única sobre composición química y cinemática de estrellas en estas sobredensidades. Las dos estructuras que hemos analizado ya están, a nuestro juicio, asociados con oscilaciones a gran escala del disco, inducidas por una interacción de la Vía Láctea y una potencial galaxia enana para ver la conexión entre las dos estructuras, mostrando el patrón completo de ondulaciones en el disco galáctico", dice Bergemann, quien también es parte del 'Collaborative Research Centre SFB 881 The Milky Way System', ubicado en la Universidad de Heidelberg.