Nuevo descubrimiento: las regiones internas del disco de la Vía Láctea se formaron primero

Un gran avance con datos del proyecto Gaia-ESO ha proporcionado evidencias que respalden las divisiones teóricamente previstas en la composición química de las estrellas que componen el disco de la Vía Láctea… la vasta colección de nubes de gas gigantes y miles de millones de estrellas que le dan a nuestra galaxia su forma de platillo volador

Mediante el seguimiento de los elementos que producen rápido, especialmente el magnesio, los astrónomos pueden determinar la rapidez con que se formaron las diferentes partes de la Vía Láctea. La investigación sugiere que las estrellas en las regiones interiores del disco galáctico fueron los primeros en formarse, apoyando las ideas de que nuestra galaxia creció de adentro hacia fuera.

Utilizando datos del VLT de 8 m en Chile, uno de los telescopios más grandes del mundo, un equipo internacional de astrónomos hizo observaciones detalladas de estrellas con una amplia gama de edades y localizaciones en el disco galáctico para determinar con precisión su «metalicidad«: la cantidad de los elementos químicos en una estrella diferentes del hidrógeno y helio, los dos elementos mayoritarios de que están hechas las estrellas.

Inmediatamente después del Big Bang, el universo consistía casi enteramente de hidrógeno y helio, y los niveles de «metales contaminantes» crecieron con el tiempo. En consecuencia, las estrellas más viejas tienen menos elementos en su composición… así que tienen menor metalicidad.

«Los diferentes elementos químicos de los cuales las estrellas —y nosotros— estamos hechos son creados a un ritmo diferente… algunos en las estrellas masivas que viven rápido y mueren jóvenes, y otros en estrellas similares al Sol con tiempos de vida más pausados de miles de millones de años», dijo El profesor Gerry Gilmore, principal investigador en el proyecto Gaia-ESO.

Las estrellas masivas, que tienen una vida corta y mueren como «supernovas de colapso de núcleo’, producen enormes cantidades de magnesio durante su agonía explosiva. Este evento catastrófico puede formar una estrella de neutrones o un agujero negro, e incluso desencadenar la formación de nuevas estrellas.

El equipo ha demostrado que las personas mayores, las estrellas ‘pobres en metales «en el interior del círculo solar —la órbita de nuestro Sol alrededor del centro de la Vía Láctea, quelleva alrededor de 250 millones de años en completarse— son mucho más propensas a tener altos niveles de magnesio. Cuanto más alto sea el nivel del elemento dentro del Círculo Solar sugiere que esta área contiene más estrellas que «vivieron rápido y murieron jóvenes» en el pasado.

Las estrellas que se encuentran en las regiones externas del disco galáctico —fuera del círculo solar— son en su mayoría jóvenes, tanto «ricas en metales» como «pobres en metales», y tienen niveles sorprendentemente bajos de magnesio en comparación con su metalicidad.

Este descubrimiento significa diferencias importantes en la evolución estelar a través del disco de la Vía Láctea, con escalas de tiempo de formación estelar muy eficientes y breves que ocurren en el interior del círculo solar, y que, fuera de la órbita del Sol, la formación de estrellas lleva mucho más tiempo.

«Hemos podido arrojar nueva luz sobre la escala de tiempo de enriquecimiento químico a través del disco de la Vía Láctea, que muestra que a las regiones exteriores del disco les lleva mucho más tiempo formarse», dijo María Bergemann del Instituto de Astronomía de Cambridge, quien dirigió el estudio.

«Esto apoya los modelos teóricos para la formación de las galaxias de disco en el contexto del modelo de cosmología de la Materia Oscura Fría, que predice que los discos de las galaxias crecen de dentro hacia afuera.»

Los resultados ofrecen nuevas pistas sobre la historia de la formación de nuestra galaxia, y son parte de la primera oleada de nuevas observaciones de la exploración de Gaia-ESO, la extensión terrestre de la misión espacial Gaia —puesta en marcha por la Agencia Espacial Europea a finales del año pasado— y el primer estudio a gran escala llevado a cabo en uno los telescopios más grandes del mundo: el VLT de 8 m en Paranal, Chile.

El estudio aparece en línea hoy a través de la base de datos astronómica Astro-ph, y se ha presentado a la revista Astronomy and Astrophysics.

La nueva investigación también arroja luz sobre otra muy debatida «doble estructura» en el disco de la Vía Láctea: el llamado ‘disco fino’ y el ‘disco grueso’.

«El disco delgado aloja los brazos en espiral, estrellas jóvenes, las nubes moleculares gigantes… todos los objetos que son jóvenes, por lo menos en el contexto de la galaxia», explica Aldo Serenelli, del Instituto de Ciencias del Espacio (Barcelona), un co-autor del estudio. «Pero los astrónomos han sospechado durante mucho tiempo que hay otro disco, que es más grueso, más breve y más viejo. Este disco grueso alberga muchas estrellas viejas que tienen baja metalicidad.»

Durante la última investigación, el equipo encontró que:

Las estrellas en el joven disco ‘fino’ tienen edades comprendidas entre 0 y 8.000 millones de años, todas tienen un grado similar de metalicidad, independientemente de su edad en ese rango, y muchas de ellas son consideradas ‘rica en metales.

Hay un «fuerte descenso» en la metalicidad de las estrellas de más de 9.000 millones años, típicas del disco ‘grueso’, sin que se encuentren estrellas ‘ricas en metales’ detectables en todas partes de esa edad.

«Por lo que sabemos ahora, la galaxia no es un sistema de «una u otra». Usted puede encontrar estrellas de diferentes edades y contenido de metal por todas partes» dijo Bergemann. «No hay una clara separación entre el disco delgado y grueso, la proporción de estrellas con diferentes propiedades no es el mismo en los dos discos. Así es como sabemos que probablemente existan estos dos discos. Pero podrían tener orígenes muy diversos».

Gilmore agrega: «Este estudio proporciona evidencia nueva y emocionante que que las partes internas del disco grueso de la Vía Láctea se formaron mucho más rápidamente que las estrellas del disco delgado, que domina cerca de nuestro vecindario solar.»

En teoría, dicen los astrónomos, el disco grueso —propuesto por primera vez por Gilmore hace 30 años— pudo haber surgido en una variedad de formas, de inestabilidades gravitacionales masivas a el consumo de galaxias satélite en sus años de formación. «La Vía Láctea ha canibalizado muchas pequeñas galaxias durante su formación. Ahora, con la exploración de Gaia-ESO, podemos estudiar trazadores detalladas de estos eventos, esencialmente una disección de la panza de la bestia», dijo Greg Ruchti, investigador del Observatorio Lund en Suecia, quien co-dirige el proyecto.

Con las próximas versiones de Gaia-ESO, se espera un manejo aún mejor en la relación edad-metalicidad y la estructura del disco galáctico, dice el equipo. En un par de años, estos datos se complementarán con las posiciones y la cinemática proporcionadas por el satélite Gaia, y juntos van a revolucionar el campo de la astronomía galáctica.

Fuente: The Daily Galaxy. Aportado por Eduardo J. Carletti

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