Gaia decodifica más tejidos antiguos de la Vía Láctea

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El telescopio espacial Gaia de la Agencia Espacial Europea ayuda a desentrañar cada vez más la historia de nuestra galaxia, tras el descubrimiento dos sorprendentes corrientes estelares que se formaron y entrelazaron más de 12 mil millones de años atrás.

Ambas corrientes, bautizadas Shakti y Shiva, ayudaron en la formación inicial de la Vía Láctea. Son tan antiguas que los científicos creen que probablemente se formaron antes incluso de las partes más antiguas de los brazos espirales y el disco de nuestra galaxia.

<strong>Ambos gráficos muestran una distribución de estrellas sobre un fondo blanco. Se pueden reconocer pequeños grupos de estrellas que conforman conjuntos, a las que se les asignó el mismo color y el mismo nombre de población. Crédito de la imagen: ESA/Gaia/DPAC/K. Malhan et al.2024"</strong> — Ambos gráficos muestran una distribución de estrellas sobre un fondo blanco. Se pueden reconocer pequeños grupos de estrellas que conforman conjuntos, a las que se les asignó el mismo color y el mismo nombre de población. Crédito de la imagen: ESA/Gaia/DPAC/K. Malhan et al.2024

La Vía Láctea tiene un pasado complicado. Nuestra galaxia está llena de estrellas que llegaron en diferentes momentos de la historia cósmica, entregadas cuando otra galaxia u objeto chocó con la Vía Láctea y posteriormente fue consumido por ella.

La imagen previa muestra algunas de estas diferentes poblaciones de estrellas, y cada color representa estrellas que se unieron a la Vía Láctea en un evento de colisión diferente. Dos de estas corrientes fueron descubiertas recientemente gracias al explorador de mil millones de estrellas de la ESA, el Telescopio Espacial Gaia.

Los datos aportados a través de Gaia permitieron a los investigadores determinar el contenido y la composición de las estrellas individuales que componen las corrientes Shakti (rosa) y Shiva (azul pálido), que a su vez revelaron más de sus propiedades y movimientos a través del espacio. De hecho, Gaia ha ayudado a revelar varias de estas antiguas colisiones.

Ambos cuadros muestran diferentes tipos de información sobre las estrellas comparadas entre sí (información relacionada con su energía y movimientos a medida que orbitan y se mueven a través del espacio) para crear las formas en forma de abanico y de diamante que se observan en la imagen.

El cuadro rectangular con la etiqueta ‘R’ representa una ’estructura en forma de cresta’.

“Es realmente sorprendente que podamos detectar estas antiguas formaciones. La Vía Láctea cambió de manera significativa, desde que nacieron estas estrellas, que no esperaríamos reconocerlas tan claramente como grupo, pero los datos sin precedentes que estamos obteniendo de Gaia lo hicieron posible”, indicó Khyati Malhan del Instituto Max Planck de Astronomía (MPIA, las siglas en inglés del organismo) con asiento en Heidelberg, Alemania, quien dirigió la investigación.

<strong>Doctor Khyati Malhan, del Departamento de Galaxias y Cosmología del Max Planck Institute for Astronomy. Crédito de la imagen: MPIA</strong> — **Doctor Khyati Malhan, del Departamento de Galaxias y Cosmología del Max Planck Institute for Astronomy, en Heidelberg, Alemania. Crédito de la imagen: MPIA**

Utilizando observaciones realizadas con Gaia, los investigadores pudieron determinar las órbitas de estrellas individuales en la Vía Láctea, además de su contenido y composición. “Cuando visualizamos las órbitas de todas estas estrellas, entre las estrellas de cierta composición química se destacaron dos nuevas estructuras”, añadió Khyati. “Las llamamos Shakti y Shiva”.

“Allí las estrellas son tan antiguas que carecen de muchos de los elementos metálicos más pesados creados más adelante en la vida del Universo. Estos metales pesados son los que se forjan dentro de las estrellas y se esparcen por el espacio cuando mueren. Las estrellas en el corazón de nuestra galaxia son pobres en metales, por lo que llamamos a esta región el “pobre viejo corazón” de la Vía Láctea”, señaló el coautor del estudio, Hans-Walter Rix, también del MPIA y principal “arqueólogo galáctico” del trabajo realizado en 2022.

<strong>Hans-Walter Rix</strong> — **Hans-Walter Rix, astrónomo alemán del Max Planck Institute for Astronomy. Crédito de la imagen: ServiceAT 25703069, Wikipedia**

“Hasta ahora, sólo habíamos reconocido estos primeros fragmentos que se unieron para formar el antiguo corazón de la Vía Láctea. Con Shakti y Shiva, ahora vemos las primeras piezas que parecen relativamente antiguas pero situadas más alejadas. Estos significan los primeros pasos del crecimiento de nuestra galaxia hacia su tamaño actual”.

Un árbol familiar complejo
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Si bien son muy similares, las dos corrientes no son idénticas. Las estrellas Shakti orbitan un poco más lejos del centro de la Vía Láctea y en órbitas más circulares que las estrellas Shiva. Los científicos bautizaron a las corrientes estelares con los nombres de una pareja divina de la filosofía hindú que se unió para crear el Universo (o macrocosmos).

<strong>Impresión artística de nuestra galaxia, la Vía Láctea, una ‘galaxia espiral barrada’ de aproximadamente 13 mil millones de años de vida que alberga unos cientos de miles de millones de estrellas.</strong> — Impresión artística de nuestra galaxia, la Vía Láctea, una ‘galaxia espiral barrada’ de aproximadamente 13 mil millones de años de vida que alberga unos cientos de miles de millones de estrellas. Crédito de la imagen: izquierda: NASA/JPL-Caltech; derecha: ESA; Diseño: Medialab de la ESA/ATG

A la izquierda, una vista de frente muestra la estructura espiral del Disco Galáctico, donde se encuentran la mayoría de las estrellas, intercalada con una mezcla difusa de gas y polvo cósmico. El disco mide unos 100.000 años luz de diámetro y el Sol -nuestra estrella_ se encuentra aproximadamente a mitad de camino entre su centro y su periferia.

A la derecha de la imagen, una vista de canto revela la forma aplanada del disco galáctico. Las observaciones de este trabajo apuntan a una subestructura: un disco delgado de unos 700 años luz de altura incrustado en un disco grueso, de unos 3.000 años luz de altura y poblado de estrellas más antiguas.

La imagen de la derecha también muestra el Bulbo Galáctico, ubicado en la parte central de la Vía Láctea y que alberga alrededor de 10 mil millones de estrellas, en su mayoría viejas y rojas (el color que los científicos acordaron para que los simples mortales distingamos las estrellas más antiguas). El bulbo (bulge), también visible en la vista frontal de la izquierda, tiene una forma general alargada que se asemeja a la de una barra con forma de maní, con una longitud media de unos 10.000 años luz, lo que convierte a la Vía Láctea en una galaxia espiral barrada.

Más allá del disco y el bulbo se encuentra el halo estelar (stellar halo), una estructura aproximadamente esférica con un radio de unos 100.000 años luz, que contiene estrellas aisladas así como muchos cúmulos globulares (globular clusters): conglomerados grandes y compactos de algunas de las estrellas más antiguas de la Galaxia. A mayor escala, la Vía Láctea está incrustada en un halo aún mayor de materia oscura invisible.

<strong>Timo Prusti, científico del proyecto Gaia. Crédito de la imagen: Agencia Espacial Europea</strong> — **Timo Prusti, científico del proyecto Gaia. Crédito de la imagen: Agencia Espacial Europea**

Unos 12 mil millones de años atrás, la Vía Láctea se veía muy diferente a la ordenada galaxia espiral que vemos hoy. Los científicos creen que nuestra galaxia se formó a partir de la fusión de múltiples filamentos largos e irregulares de gas y polvo, formando estrellas y envolviéndose para provocar el nacimiento de nuestra galaxia tal como la conocemos. Parece que Shakti y Shiva son dos de estos componentes, y las futuras publicaciones de datos de Gaia estarían en condiciones de revelar más de su vida.

Malhan y Rix también construyeron un mapa dinámico de otros componentes conocidos que desempeñaron un rol en la formación de nuestra galaxia y fueron descubiertos utilizando datos de Gaia. Incluyen Gaia-Sausage-Enceladus, LMS1/Wukong, Arjuna/ Sequoia/ I’itoi y Pontus. Todos estos grupos de estrellas forman parte del complejo árbol genealógico de la Vía Láctea, algo en lo que los diferentes equipos involucrados en el trabajo con Gaia han podido construir en la década pasada.

*“Revelar más sobre la infancia de nuestra galaxia es uno de los objetivos de Gaia, y sin duda lo está logrando. Necesitamos identificar las diferencias sutiles pero cruciales entre las estrellas de la Vía Láctea para comprender cómo se formó y evolucionó nuestra galaxia. Esto requiere datos increíblemente precisos y ahora, gracias a Gaia, los tenemos. A medida que descubrimos partes sorprendentes de nuestra galaxia, como las corrientes Shiva y Shakti, llenamos los vacíos y pintamos una imagen más completa no sólo de nuestro hogar actual, sino también de nuestra historia cósmica más temprana””, afirmó Timo Prusti, científico del proyecto *Gaia en la Agencia Espacial Europea.

El artículo Gaia unravels the ancient threads of the Milky Way

El paper ‘Shiva and Shakti: Presumed Proto-Galactic Fragments in the Inner Milky Way’ por K. Malhan y H.-W. Rix (2024) fue publicado en The Astrophysical Journal. DOI: 10.3847/1538-4357/ad1885