Antiguos restos de fusión en la Vía Láctea

La creciente evidencia indica que nuestra galaxia destruyó otra galaxia más pequeña hace aproximadamente 10 mil millones de años.

Vivimos en una gran galaxia de disco, un panqueque de molinete envuelto en un gran halo de viejas estrellas. Y cada vez más, los astrónomos sospechan que muy temprano en la historia de nuestro panqueque cósmico, una colisión estropeó el sereno disco estelar y donó los detritos que forman gran parte del halo.

El concepto de este artista muestra las posiciones y movimientos simulados (flechas amarillas) de miles de estrellas que podrían ser restos de una antigua fusión con la Vía Láctea.
Composición: ESA, simulación: Koppelman, Villalobos y Helmi, imagen de galaxia: NASA / ESA / Hubble CC BY-SA 3.0 IGO

El disco tiene dos secciones superpuestas: el disco delgado y el disco grueso . El disco delgado tiene aproximadamente 3.000 años luz de espesor y está incrustado en el disco grueso, que es dos veces más grueso que el delgado (de ahí los nombres). Todo esto es como un Oreo, excepto que la galleta pasa por la crema. (Recuerde, hay mucho espacio entre las estrellas, por lo que el entrelazado es fácil). Las estrellas jóvenes relativamente ricas en elementos más pesados ​​que el helio bailan en el disco delgado; las viejas estrellas químicamente anémicas forman la gruesa.

Tanto los teóricos como los observadores han luchado por explicar por qué nuestro disco estelar se ve de esta manera. Hacer un disco delgado es fácil: cuando el gas se colapsa por primera vez para formar una galaxia, se aplana naturalmente en un platillo agradable y delgado. Y el gas continúa lloviendo con el tiempo, alimentando continuamente un delgado disco de formación estelar. Pero algo tiene que hinchar las viejas estrellas para hacer el disco grueso, explica Puragra GuhaThakurta (Universidad de California, Santa Cruz). Ese algo podría ser cualquier cosa, desde la barra central de la galaxia que agita el disco hacia arriba como un batidor de huevo hace crema batida, hasta un doblador de defensa con otra galaxia.

Para resolver este misterio, los astrónomos están utilizando encuestas cada vez más grandes, incluida la realizada por el satélite europeo Gaia, que está mapeando las posiciones y movimientos de unos mil millones de estrellas. Estas investigaciones están arrojando una posible respuesta no en el disco en sí, sino en el halo.

Un trabajo reciente con Gaia y otros datos ha encontrado que las estrellas de halo dentro de unos pocos miles de años luz del Sol giran alrededor del centro galáctico en la dirección opuesta, o retrógrada, como lo hace el disco. Estas estrellas también tienen composiciones químicas diferentes a las del disco. Combinadas, las características extrañas sugieren que estas estrellas no son autóctonas de la Vía Láctea, sino que probablemente son migajas de cuando nuestra galaxia comió un refrigerio galáctico muy temprano en su historia.

Amina Helmi (Universidad de Groningen, Países Bajos) y sus colegas ahora han examinado más de cerca los movimientos y composiciones de las estrellas retrógradas. Reportando en el Nature del 1 de noviembre, confirmaron que estas estrellas de halo son algo bastante inusual. Primero, se mueven juntos como una gran unidad. En segundo lugar, tienen un patrón distintivo de elementos pesados ​​y un rango en sus niveles de elementos pesados ​​que sugiere que estas estrellas no se formaron todas en una sola explosión, sino en un período prolongado de formación de estrellas, creando elementos más pesados ​​y cada vez más infectados con hora. Tercero, las estrellas tienen un rango de edades, que coincide con las predicciones químicas.

En conjunto, estas peculiaridades distinguen a las estrellas de los nacidos en la Vía Láctea. Es muy probable que provengan de otro lugar.

Este mapa de todo el cielo traza la distribución de las estrellas retrógradas, químicamente "extrañas". Los colores indican paralaje de las estrellas, que indican su distancia: las estrellas más cercanas son moradas, las más distantes son amarillas. Varios cúmulos globulares (círculos blancos) y estrellas variables (turquesa) parecen seguir trayectorias similares a las estrellas retrógradas, lo que indica que podrían provenir de la misma galaxia satelital.
ESA / Gaia / DPAC, A. Helmi et al 2018

Según las características químicas, el equipo podría inferir cuánto tiempo tardaron en formarse todas las estrellas y cuán masiva fue su galaxia madre: aproximadamente 600 millones de masas solares, o aproximadamente lo mismo que la galaxia enana de la Pequeña Nube de Magallanes, un contendiente bastante respetable, pero no coincide con la Vía Láctea: aproximadamente 100 mil millones de estrellas.

Tantas son las estrellas retrógradas (alrededor de 30, 000), que forman un enorme enjambre alrededor del disco durante miles de años luz alrededor del Sol (tal vez más lejos, aún no lo sabemos). Helmi estima que aproximadamente el 80% del halo de nuestra galaxia podría ser de esta sola colisión antigua. Eso coincidiría con otro estudio reciente que no pudo encontrar signos de un halo interno casero, así como una hipótesis popular de que los halos alrededor de galaxias como la Vía Láctea se hacen con los restos de galaxias más pequeñas que los grandes rompieron y comió La galaxia hermana de la Vía Láctea, Andrómeda (M31), por ejemplo, tiene un halo desordenado lleno de corrientes estelares, mientras que la Galaxia Molinete (M101) parece no tener ningún halo.

Helmi y sus colegas también utilizaron los resultados de la simulación para confirmar que una fusión con una galaxia pequeña tan considerable hace aproximadamente 10 mil millones de años podría explicar las estrellas retrógradas, de acuerdo con otros trabajos recientes y haciendo un `` estruendo '' paralelo a las observaciones, escribe Kim Venn (Universidad de Victoria, Canadá) en un artículo de opinión de Nature .

¿Y el disco de la Vía Láctea? La fusión naturalmente hincharía el disco que existía en ese momento, creando el disco grueso que tenemos hoy. Otros estudios recientes hacen el mismo caso.

Queda por ver si esta supuesta fusión realmente infló el grueso disco: los astrónomos siempre están buscando más datos. Mientras tanto, el equipo de Helmi está buscando simulaciones más complejas que incluirán física de gases para ver qué tipo de formación estelar podría haber estimulado la fusión.

A continuación, encontrará una simulación de video de la fusión. Crédito: HH Koppelman, A. Villalobos y A. Helmi

Referencias

A. Helmi y col. "La fusión que condujo a la formación del halo estelar interior y el disco grueso de la Vía Láctea". Naturaleza . 1 de noviembre de 2018.

V. Belokurov y col. "Co-formación del disco y el halo estelar". Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society . 21 de julio de 2018.

M. Haywood y col. "Disfrazado o fuera de alcance: primeras pistas sobre las estrellas in situ y acumuladas en el halo estelar de la Vía Láctea de Gaia DR2". Astrophysical Journal . 20 de agosto de 2018.

K. Venn. "Evidencia de la antigua fusión de la Vía Láctea". Naturaleza . 1 de noviembre de 2018.