Identificados dos de los primeros componentes básicos de la Vía Láctea
Las dos estructuras parecen ser los restos de dos galaxias que se fusionaron en una versión temprana de la Vía Láctea, hace entre 12.000 y 13.000 millones de años.
Por el Max Planck Institute for Astronomy
Visualización de la Vía Láctea, con las estrellas que los astrónomos han identificado como pertenecientes a Shiva y Shakti. Crédito: S. Payne-Wardenaar / K. Malhan / MPIA
Un equipo de astrónomos ha identificado lo que podrían ser dos de los primeros bloques de construcción de la Vía Láctea. Bautizados como Shakti y Shiva, parecen ser los restos de dos galaxias que se fusionaron hace entre 12.000 y 13.000 millones de años en lo que constituiría una versión primitiva de la Vía Láctea. Esta fusión galáctica contribuiría así al crecimiento inicial de nuestra galaxia.
El nuevo hallazgo es el equivalente astronómico a la identificación por parte de los arqueólogos de las huellas de un asentamiento inicial que creció hasta convertirse en una gran ciudad actual. Para ello, fue necesario combinar datos de casi seis millones de estrellas de la misión Gaia de la ESA con mediciones del proyecto de investigación del espacio SDSS (Sloan Digital Sky Survey). Los resultados aparecen publicados en el Astrophysical Journal.
El embrión de nuestra galaxia natal, la Vía Láctea, surge de la unión de galaxias más pequeñas, lo que da lugar a bloques de construcción muchos mayores. Ahora, Khyati Malhan y Hans-Walter Rix, del Instituto Max Planck de Astronomía, en Alemania, han logrado identificar lo que podrían ser dos de los primeros bloques de construcción que todavía pueden reconocerse como tales en la actualidad.
Se trata de fragmentos protogalácticos que se fusionaron con una versión temprana de nuestro planeta. Vía Láctea hace entre 12 y 13 mil millones de años, al comienzo de la era de formación de galaxias en el Universo. Los componentes, que los astrónomos llamaron Shakti y Shiva, fueron identificados combinando datos del satélite de astrometría Gaia de la ESA con datos del estudio SDSS. Para los astrónomos, el resultado equivale a encontrar rastros de un asentamiento inicial que creció hasta convertirse en la gran ciudad actual.
Rastrear el origen de las estrellas procedentes de otras galaxias.
Cuando las galaxias chocan y se fusionan, se producen varios procesos en paralelo. Cada galaxia lleva consigo su propia reserva de gas hidrógeno. Al colisionar, esas nubes de gas hidrógeno se desestabilizan y en su interior se forman numerosas estrellas nuevas. Por supuesto, las galaxias entrantes también tienen ya sus propias estrellas, y en una fusión, las estrellas de las galaxias se mezclarán.
A largo plazo, esas estrellas acrecidas también representarán parte de la población estelar de la galaxia combinada recién formada. Una vez completada la fusión, podría parecer imposible identificar qué estrellas proceden de cada galaxia predecesora. Pero, de hecho, existen al menos algunas formas de rastrear la ascendencia estelar.
La ayuda proviene de la física básica. Cuando las galaxias chocan y sus poblaciones estelares se mezclan, la mayoría de las estrellas conservan propiedades muy básicas, directamente relacionadas con la velocidad y la dirección de la galaxia en la que se originaron.
Galaxias de los Ratones (NGC 4676 A y B), en proceso de fusión. Una fusión de galaxias puede ocurrir cuando dos o más galaxias colisionan. Crédito: NASA, H. Ford (JHU), G. Illingworth (UCSC/LO), M.Clampin (STScI), G. Hartig (STScI), the ACS Science Team, and ESA
Las estrellas de una misma galaxia antes de la fusión comparten valores similares tanto para su energía como para lo que los físicos llaman momento angular, el momento asociado al movimiento orbital o rotación. Para las estrellas que se mueven en el campo gravitatorio de una galaxia, tanto la energía como el momento angular se conservan: permanecen invariables a lo largo del tiempo. Busca grandes grupos de estrellas con valores de energía y momento angular similares e inusuales, y lo más probable es que se trate de restos de una fusión.
Otros indicios pueden ayudar en la identificación. Las estrellas que se formaron más recientemente contienen más elementos pesados, lo que los astrónomos llaman metales, que las estrellas que se formaron hace mucho tiempo. Cuanto menor es el contenido en metales —metalicidad—, más temprana es probablemente la formación de la estrella. Cuando se trata de identificar estrellas que ya existían hace 13.000 millones de años, hay que buscar estrellas con muy bajo contenido en metales —pobres en metales—.
Excavaciones virtuales en un gran conjunto de datos.
Identificar las estrellas que se unieron a nuestra Vía Láctea como partes de otra galaxia solo ha sido posible hace relativamente poco tiempo. Para ello se necesitan grandes conjuntos de datos de alta calidad, y el análisis implica cribar los datos de forma inteligente para identificar la clase de objetos buscados.
Este tipo de datos únicamente está disponible desde hace unos pocos años. El satélite astrométrico Gaia, de la ESA, ofrece un conjunto de datos ideal para este tipo de arqueología galáctica de big data. Lanzado en 2013, ha producido un conjunto de datos cada vez más precisos durante la última década, que ahora incluye posiciones, cambios de posición y distancias de casi 1.500 millones de estrellas dentro de nuestra galaxia.
Satélite Gaia de la ESA.
Los datos de Gaia han revolucionado los estudios sobre la dinámica de las estrellas de nuestra galaxia y ya han permitido descubrir subestructuras hasta ahora desconocidas. Entre ellas se incluye la llamada corriente de Gaia Encélado/Salchicha, un remanente de la fusión mayor más reciente que ha sufrido nuestra galaxia natal, hace entre 8.000 y 11.000 millones de años.
También incluye dos estructuras identificadas en 2022: la corriente Pontus, descubierta por Malhan y sus colegas; y el pobre y viejo corazón de la Vía Láctea, identificado por Rix y sus colegas. Este último es una población de estrellas que se formaron durante las fusiones iniciales que crearon la proto-Vía Láctea, y que siguen residiendo en la región central de nuestra galaxia.
Rastros de Shakti y Shiva.
Para su búsqueda actual, Malhan y Rix utilizaron datos de Gaia combinados con espectros estelares detallados del Sloan Digital Sky Survey (DR17), un proyecto de investigación del espacio mediante imágenes en el espectro visible y de corrimiento al rojo. Dichos espectros proporcionan información detallada sobre la composición química de las estrellas.
"Observamos que, para un cierto rango de estrellas pobres en metales, las estrellas estaban apiñadas alrededor de dos combinaciones específicas de energía y momento angular", dice Malhan.
En contraste con el viejo y pobre corazón de la Vía Láctea, que también era visible en esas parcelas, los dos grupos de estrellas afines tenían un momento angular comparativamente grande, consistente con grupos de estrellas que habían formado parte de galaxias separadas que se habían fusionado con la Vía Láctea.
Malhan ha bautizado a estas dos estructuras con los nombres de Shakti y Shiva. Esta última es una de las principales deidades del hinduismo; y la primera, una fuerza cósmica femenina representada a menudo como consorte de Shiva.
Sus valores de energía y momento angular, además de su baja metalicidad general, equiparable a la del pobre y corazón viejo, hacen de Shakti y Shiva buenos candidatos para ser algunos de los primeros antepasados de nuestra Vía Láctea. "Shakti y Shiva podrían ser las dos primeras adiciones al pobre y viejo corazón de nuestra Vía Láctea, que inició su crecimiento hacia una gran galaxia", concluye Rix.
Información facilitada por el Max Planck Institute for Astronomy
Fuente: Khyati Malhan y Hans-Walter Rix. Shiva and Shakti: Presumed Proto-Galactic Fragments in the Inner Milky Way. The Astrophysical Journal (2024). DOI: 10.3847/1538-4357/ad1885
