Estructuras antiguas entrelazadas forman nuestra galaxia, revelan astrónomos

El telescopio espacial Gaia de la ESA ha desentrañado aún más la historia de nuestra galaxia, descubriendo dos sorprendentes corrientes de estrellas que se formaron y entrelazaron hace más de 12.000 millones de años.

Crédito: ESA/Gaia/DPAC/K. Malhan et al. (2024).

Las dos corrientes, bautizadas como Shakti y Shiva, desempeñaron un papel crucial en la formación temprana de la Vía Láctea. Son tan ancestrales que es probable que se hayan originado incluso antes que los brazos espirales más antiguos y el disco de nuestra galaxia en su estado actual.

«Lo verdaderamente asombroso es hayamos podido detectar estas antiquísimas estructuras», dijo Khyati Malhan del Instituto Max Planck de Astronomía (MPIA) en Heidelberg, Alemania, quien lideró la investigación. «La Vía Láctea ha cambiado tanto desde que estas estrellas nacieron que no esperaríamos reconocerlas tan claramente como grupo, pero los datos sin precedentes que estamos obteniendo de Gaia lo hicieron posible».

Discovery of two stellar structures in the orbit-metallicity space of our Galaxy. Shiva & Shakti appear to be two of those early, massive fragments that coalesced ~12 Gyr ago, forming the proto-Milky Way. Published in ApJ. https://t.co/53oHNQNVbE @ESAGaia @APOGEEsurvey @mpi_astro pic.twitter.com/g21WPrJgCH

— Khyati Malhan (@kmalhan07) March 21, 2024

Utilizando observaciones de Gaia, los investigadores pudieron determinar las órbitas de estrellas individuales en la Vía Láctea, junto con su contenido y composición.

«Cuando visualizamos las órbitas de todas estas estrellas, dos nuevas estructuras destacaron entre el resto entre estrellas de una cierta composición química», agregó Khyati. «Las llamamos Shakti y Shiva».

Arqueología galáctica

Cada corriente contiene la masa de aproximadamente 10 millones de Soles, con estrellas de entre 12 y 13.000 millones de años de edad, todas moviéndose en órbitas muy similares con composiciones similares. La forma en que están distribuidas sugiere que pueden haberse formado como fragmentos distintos que se fusionaron con la Vía Láctea temprano en su vida.

Distribución de estrellas en diferentes franjas de metalicidad. Crédito: ESA/Gaia/DPAC/K. Malhan et al. (2024).

Ambas corrientes se encuentran hacia el corazón de la Vía Láctea. Gaia exploró esta parte de nuestra galaxia en 2022 utilizando una especie de «arqueología galáctica»; esto mostró que la región está llena de las estrellas más antiguas de toda la galaxia, todas nacidas antes de que el disco de esta se hubiera formado correctamente.

«Las estrellas allí son tan antiguas que carecen de muchos de los elementos metálicos más pesados creados más tarde en la vida del universo. Estos metales pesados son los forjados dentro de las estrellas y dispersados a través del espacio cuando mueren. Las estrellas en el corazón de nuestra galaxia son pobres en metales, así que llamamos a esta región el “viejo y pobre corazón” de la Vía Láctea», explicó el coautor Hans-Walter Rix, también de MPIA y el principal «arqueólogo galáctico» del trabajo de 2022.

«Hasta ahora, solo habíamos reconocido estos fragmentos muy tempranos que se unieron para formar el antiguo corazón de la Vía Láctea. Con Shakti y Shiva, ahora vemos las primeras piezas que parecen igualmente antiguas pero ubicadas más lejos. Estos significan los primeros pasos del crecimiento de nuestra galaxia hacia su tamaño actual».

Un árbol genealógico complejo

Aunque muy similares, las dos corrientes no son idénticas. Las estrellas de Shakti orbitan un poco más lejos del centro de la Vía Láctea y en órbitas más circulares que las estrellas de Shiva. Adecuadamente, las corrientes están nombradas según una pareja divina de la filosofía hindú que se une para crear el universo (o macrocosmos).

Hace unos 12.000 millones de años, la Vía Láctea lucía muy diferente a una espiral ordenada. Se cree que se formó cuando múltiples filamentos largos e irregulares de gas y polvo se fusionaron, todos 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 futuras versiones de datos de Gaia podrían revelar más.

Khyati y Hans-Walter también construyeron un mapa dinámico de otros componentes conocidos que han desempeñado un papel en la formación de nuestra galaxia y fueron hallados utilizando datos de Gaia. Estos incluyen Gaia-Sausage-Enceladus, LMS1/Wukong, Arjuna/Sequoia/I'itoi, y Pontus. Estos grupos de estrellas forman parte del complejo árbol genealógico de la Vía Láctea, algo en lo que Gaia ha trabajado para construir durante la última década.

«Revelar más sobre la infancia de nuestra galaxia es uno de los objetivos de Gaia, y ciertamente lo está logrando», dijo Timo Prusti, científico del proyecto para Gaia en la ESA. «Necesitamos señalar las diferencias sutiles pero cruciales entre las estrellas en la Vía Láctea para entender cómo se formó y evolucionó nuestra galaxia. Esto requiere datos increíblemente precisos, y ahora, gracias a Gaia, tenemos esos datos».

Las corrientes estelares que componen la Vía Láctea. Crédito: ESA/Gaia/DPAC/K. Malhan et al. (2024).

«A medida que descubrimos partes sorprendentes de nuestra galaxia como las corrientes Shiva y Shakti, estamos llenando los vacíos y pintando una imagen más completa no solo de nuestro hogar actual, sino también de nuestra historia cósmica más temprana», concluyó.

El estudio ha sido publicado en The Astrophysical Journal.

Fuente: ESA. Edición: MP.