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Vivimos en la Vía Láctea, una gran galaxia espiral plana rodeada por un gran círculo de estrellas y materia oscura. El disco de estrellas, gas y polvo en el que se encuentra el Sol está a 120.000 años luz de distancia; gran distancia a escala humana. En el centro del disco hay una protuberancia central, un núcleo de estrella en forma de diamante.

¿Cómo se unen todas estas estructuras? Sabemos que no sucede todo a la vez, pero ¿cuáles son los diferentes capítulos de la vida galáctica? ¿Cuál es la cronología de la Vía Láctea?

Este ha sido el tema de una intensa investigación durante décadas, pero ahora hay nuevas herramientas en línea que ayudan a identificar estructuras y estrellas específicas, lo que ayuda a comprender cómo las galaxias llegaron a ser lo que son hoy. En una investigación publicada recientemente, un par de astrónomos abordaron este problema y descubrieron algo sorprendente: partes de la Vía Láctea son mucho más antiguas de lo que se pensaba, lo que está cambiando la forma en que pensamos que se construyó nuestro hogar cósmico. [link to paper].

La estructura de la Vía Láctea: un disco plano con brazos espirales (visto de frente a la izquierda y de perfil a la derecha), con un abultamiento central, halos y más de 150 cúmulos globulares. La ubicación del Sol se muestra en el medio del camino.

La estructura de la Vía Láctea: un disco plano con brazos espirales (visto de frente a la izquierda y de perfil a la derecha), con un abultamiento central, halos y más de 150 cúmulos globulares. La ubicación del Sol se muestra en el medio del camino. Créditos: Izquierda: NASA/JPL-Caltech; derecha: ESA; maquetación: ESA/ATG medialab

Foto: Izquierda: NASA/JPL-Caltech; derecha: ESA; maquetación: ESA/ATG medialab

Las principales observaciones se realizaron utilizando dos instalaciones. Uno de ellos es el Satélite Gaia de la ESA, un observatorio astronómico que examina más de mil millones de estrellas (!!) para determinar el brillo, la distancia, la posición, el color y el movimiento de cada estrella. El otro es LAMOST, el Telescopio Espectroscópico de Fibra de Objetos Múltiples de Área Grande del Cielo, un observatorio chino que toma el espectro de una estrella y puede derivar su composición química. Esta última parte es muy importante: cuando el universo era joven, casi no contenía elementos pesados ​​como el calcio y el hierro; esto luego se crea en una estrella masiva, que luego explota y rocía la estrella recién formada con estos elementos. Las mediciones de la composición de una estrella se pueden usar para determinar su edad comparándola con modelos físicos probados de cómo evolucionan las estrellas con el tiempo.

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Pero no es fácil. Los procesos internos de las estrellas pueden complicar el envejecimiento y crear mucha incertidumbre. Entonces, los astrónomos en su nuevo trabajo señalaron estrellas llamadas subgigante: Aquellos que recién comienzan a quedarse sin hidrógeno en sus núcleos para fusionarse en helio. Esta es una fase relativamente corta en la vida de una estrella y puede reducir en gran medida la incertidumbre sobre la edad.

Observaron un asombroso cuarto de millón de subgigantes en el disco de la Vía Láctea y, comparando la edad con la distancia estelar, descubrieron que el disco de la galaxia era un poco más complicado de lo que se pensaba anteriormente.

Diagrama del disco de la Vía Láctea

La estructura de la Vía Láctea consta de una protuberancia central, un gran disco plano (aunque distorsionado como la punta de un bolígrafo) y un gran círculo de estrellas que lo rodea todo. El disco en realidad tiene dos componentes (arriba a la izquierda): un disco delgado de unos 1.000 años luz de diámetro y un disco grueso de aproximadamente el doble de su longitud. Foto: Stefan Payne-Wardenaar/MPIA

Sabemos que en realidad hay dos discos: un disco delgado incrustado en un disco grueso. He escrito sobre esto antes:

En realidad, hay dos discos en la galaxia: el disco grueso y el disco delgado, con el disco delgado justo en el medio del disco grueso. Piense en la galaxia como un pastel de dos capas con glaseado entre las capas. La guinda es el disco fino y el bizcocho es el grueso. Si las dos capas de esponja tuvieran exactamente la misma altura, el centro de la galaxia atravesaría horizontalmente el centro de la capa de hielo entre ellas. Para que os hagáis una idea de la escala, si la tarta tiene 10 cm de altura -el grosor de arriba a abajo del disco grueso- entonces a escala con la Vía Láctea la tarta en sí será un círculo de 5 metros de diámetro. [Note: We now know the disk is wider than when I first wrote this, so it would really be more like 6 meters across]! Este es un pastel muy ancho y plano. La capa de glaseado en el medio que representa el plato delgado tendrá unos 4 cm de grosor, ¡que es una capa gruesa de glaseado! Además, a esta escala, el Sol estaría a 1,3 metros del centro, aproximadamente a la mitad del camino desde el centro hasta el borde.

El disco delgado tiene unos 1.000 años luz de arriba a abajo, y el disco grueso tiene un poco más del doble de su longitud. El disco grueso contiene las estrellas más antiguas en general y el disco delgado las más jóvenes. Se ha estimado durante algún tiempo que el disco grueso se formó hace unos 11 mil millones de años, poco menos de 3 mil millones de años después del Big Bang.

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Sin embargo, una nueva investigación muestra que el disco grueso es mucho más antiguo que eso: comenzó a formarse hace 13 mil millones de años, menos de mil millones de años después del Big Bang. ¡Esto es increíble! Esto significa que las nubes masivas de hidrógeno y helio que colapsaron para formar nuestra galaxia cayeron en su lugar muy rápidamente, convirtiéndose rápidamente en una estructura cohesiva. El trabajo también muestra que el proceso de formación estelar continuó durante 6.000 millones de años, mucho tiempo.

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Estamos dentro de la Vía Láctea, así que la estamos viendo de cerca en el medio del borde del disco. Este mapa infrarrojo del Proyecto 2MASS Earth muestra la luz de 500 millones de estrellas, delineando el disco y la protuberancia del centro de nuestra galaxia. Foto: 2MASS/IPAC/Caltech/Universidad de Massachusetts

Otra cosa muy interesante que encontraron fue que la edad del disco estaba fuertemente correlacionada con la cantidad de elementos pesados ​​contenidos en todo el disco, lo que sugiere que los gases utilizados para formar estrellas se mezclaron bastante bien durante este período. Esto, a su vez, implica que el gas es muy turbulento (la turbulencia es una forma muy eficiente de mezclar líquidos), por lo que los elementos más pesados ​​creados en estrellas masivas y enviados al espacio cuando se convierten en supernovas se distribuyen uniformemente por el disco.

Este trabajo, si persiste, nos da una nueva cronología de la Vía Láctea. Los discos gruesos comenzaron a formarse inmediatamente, alcanzando su punto máximo hace unos 11 mil millones de años. Este es también el mismo momento en que una galaxia masiva, appelée – sérieusement – ​​​​la saucisse Gaia-Encelade, est entrée en colision avec notre Voie lactée, aporttant beaucoup de gaz et d’étoiles a la fois au dique et au halo de la La Vía Láctea Esto desencadena claramente una gran cantidad de formación estelar en el disco grueso.

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Una vez que el disco se estabiliza, la colisión de las nubes de gas dentro del disco hace que se acerquen al centro galáctico, la línea horizontal imaginaria que divide la Vía Láctea y define las galaxias del norte y del sur, como el ecuador de la Tierra. Este material luego se somete a la formación de estrellas, el segundo episodio en la historia del nacimiento de estrellas de la galaxia. El sol se formó a partir de este material en un disco delgado, muy cerca del centro galáctico, y que ahora sabemos está a unos 55 años luz al norte de esta línea.

Entonces, si bien todo esto suena un poco esotérico y técnico, recuerda que lo que estamos tratando de descubrir aquí es nada menos que cómo nos convertimos. El sol se formó como resultado de la colisión de estas galaxias, que rompieron el disco grueso y crearon en parte el disco delgado, el mismo material que forma el planeta, la Tierra y usted. I. Todos y todo lo que ves a tu alrededor.

Puedes pensar en la astronomía como cosas que suceden sobre tu cabeza, pero tu cabeza debe su existencia a lo que sucede allí arriba. Uno de los principales objetivos de la astronomía es entender cómo.

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