Este artículo ha sido adaptado de una entrada del blog de ESO
No podemos ver nuestra galaxia desde el exterior, así que ¿cómo la estudiamos? Descubre cómo los astrónomos desvelan el dramático pasado de la Vía Láctea y se asoman a su futuro.
¿Cómo estudiar la galaxia en la que vivimos? Es un poco como si te pidieran que dibujaras un mapa de tu ciudad sin poder salir de casa. Quizá puedas asomarte por las ventanas y ver algunos rasgos, como calles y edificios altos, pero la mayoría estarán ocultos por las casas cercanas. De hecho, la humanidad ya ha conseguido alejarse de la Tierra, pero las dimensiones de la Vía Láctea son enormes. Voyager 1, el objeto fabricado por el hombre más alejado de nosotros, lleva 45 años viajando y ahora se encuentra a más de 20.000 millones de kilómetros. Sin embargo, en términos galácticos, está muy cerca de la Tierra: habría que estar varios millones de veces más lejos para tener una visión clara de la Vía Láctea desde el exterior.
Uno de los primeros intentos de trazar un mapa de la Vía Láctea lo realizaron en 1785 los astrónomos y hermanos, Caroline y William Herschel. Contando las estrellas que veían en el cielo nocturno, dibujaron una Vía Láctea que no tenía mucho en común con los modelos de galaxia que conocemos hoy en día.
Los astrónomos tienen que superar dos grandes problemas para obtener una mejor imagen de la Vía Láctea: hay que conocer las distancias a los 200.000 millones de estrellas y sus propiedades, y hay que despejar las oscuras nubes de polvo que obstruyen nuestra visión. Antes de la segunda mitad del siglo XIX era imposible medir las distancias de los objetos situados más allá del sistema solar. Con el desarrollo de mejores telescopios y la aplicación de la fotografía a las observaciones astronómicas, la cartografía del cielo mejoró rápidamente.
A principios de la década de 1990 se dio un paso de gigante en la cartografía de la Vía Láctea cuando Lennart Lindegren, junto con Michael Perryman y la European Space Agency (ESA, por sus siglas en inglés), propusieron la misión del telescopio espacial Gaia. Lanzado en 2013, el telescopio Gaia ha proporcionado información inestimable sobre el aspecto de nuestra galaxia.[1,2]
Hasta la fecha, Gaia ha cartografiado las posiciones y velocidades de casi 2.000 millones de estrellas de la Vía Láctea, lo que supone sólo el 1% de todas las estrellas de la galaxia. Esto permite a los astrónomos trazar las estructuras de la Vía Láctea y modelizar los movimientos de las estrellas, tanto en el pasado como en el futuro. Pero, ¿cómo podemos medir la distancia a una estrella? Se hace observando cómo la estrella parece moverse con respecto a las estrellas del fondo cuando la Tierra orbita alrededor del Sol (stellar parallax). Se puede observar el efecto de paralaje colocando el dedo delante de la cara: primero cerrando un ojo y luego cambiando de ojo. Se observa cómo el dedo parece moverse con respecto al fondo. Si se aleja el dedo, parecerá que se mueve menos, es decir, que el ángulo es menor. Para las estrellas, podemos utilizar el mismo principio, pero en lugar de con nuestros ojos, ahora utilizamos la órbita de la Tierra alrededor del Sol como nuestros dos puntos de visión. Utilizando el ángulo del desplazamiento aparente y la distancia entre el Sol y la Tierra se puede medir la distancia a la estrella.
Gaia no sólo proporciona información sobre la distancia, sino también pistas sobre el desarrollo y, por tanto, la historia de las estrellas. Los arqueólogos galácticos estudian la historia de nuestra galaxia y las estrellas son sus fósiles. Para estudiar estos fósiles en detalle, los telescopios del Observatorio Europeo Austral (ESO, por sus siglas en inglés) registran la huella química de las estrellas mediante espectroscopía. El sondeo Gaia-ESO utiliza las instalaciones de ESO para obtener la información química de las estrellas rastreadas por Gaia, con el objetivo de seguir desentrañando el misterio de la Vía Láctea.[3]
Simplificando, para construir una galaxia necesitamos primero gas y materia oscura. Gracias a la gravedad, el gas se colapsará en estrellas, que se unirán gravitatoriamente y se arremolinarán creando una galaxia. Con el tiempo, la galaxia cambiará y evolucionará, en parte debido a la evolución de las propias estrellas. Durante su vida, las estrellas fusionan hidrógeno y helio en elementos más pesados y también producen polvo. Estas sustancias son expulsadas al gas circundante. Las siguientes generaciones de estrellas que se formen a partir de ese gas enriquecido incorporarán esos elementos pesados a su composición. Estudiando las huellas químicas de las estrellas podemos distinguir sus distintas generaciones. La distribución, la evolución y el movimiento de las estrellas de nuestra galaxia han dado lugar a que la Vía Láctea sea una galaxia en espiral, con un disco que posee brazos espirales bien definidos y una región hinchada en el centro denominada protuberancia. El disco y la protuberancia están inmersos en un halo que contiene cúmulos estelares globulares y materia oscura. Sin embargo, ésta es una descripción muy amplia y simplificada de nuestra galaxia.
Al estudiar el movimiento y la composición química de las estrellas de la Vía Láctea, los astrónomos hallaron los restos dispersos de una antigua galaxia engullida[4], que se había hecho pedazos hace varios miles de millones de años, así como algunos restos de varias galaxias digeridas en el halo de la Vía Láctea.
Sin embargo, ese no es el final de la agitada historia de la Vía Láctea. En realidad, nuestra galaxia está en proceso de engullir a otra galaxia en estos momentos: la galaxia enana Sagitario. La galaxia Sagitario ha pasado varias veces a través de nuestra galaxia, siendo lentamente desgarrada por la gravedad de la Vía Láctea. Al igual que cuando se arroja una piedra al agua, las repetidas zambullidas de Sagitario en la Vía Láctea han creado ondulaciones en el disco general de la Vía Láctea, que pueden ser observadas por Gaia.[5]
Si avanzamos cuatro mil millones de años, se prevé que la Vía Láctea y su vecina más cercana, la galaxia de Andrómeda, se fusionen para crear una nueva galaxia.[6] Una vez más, nuestra galaxia se remodelará.
¿Hemos obtenido ya nuestro mapa definitivo de la Vía Láctea? Bueno, ¡nos estamos acercando! Uno de los problemas es que nuestra vista hacia el centro de la Vía Láctea está cubierta de nubes de polvo que bloquean la luz. Pero gracias a los detectores de infrarrojos y de radio, es posible ver a través del polvo. Estos detectores nos han permitido tomar una imagen de Sagitario A*, el agujero negro supermasivo situado en el centro de nuestra galaxia, y determinar que su masa equivale a 4.000 millones de soles.[7]
En el futuro, a Gaia se le unirán instrumentos recién instalados en los telescopios de ESO, que captan espectros infrarrojos y visibles de más de 1000 objetos al mismo tiempo, permitiendo a los astrónomos obtener las huellas químicas de millones de estrellas. Junto con Gaia, estos nuevos instrumentos desenterrarán muchos de los secretos que aún guarda la Vía Láctea, de modo que, un día podamos tener un mapa completo de nuestra galaxia.
[1]La Gaia mission page en la página web de la ESA: https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Gaia
[2] La collaboration between ESO and ESA: https://www.eso.org/public/blog/how-eso-collaborates-with-esa/
[3]Cómo es la colaboración del ESO en la Gaia mission: https://www.eso.org/public/blog/it-is-full-of-stars/
[4] Feuille DK et al. (2022) An Old, Metal-rich Accreted Stellar Component in the Milky Way Stellar Disk. The Astrophysical Journal 934: 21. doi: 10.3847/1538-4357/ac76ba
[5] Un artículo sobre los resultados de la misión Gaia en la ESA website: https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Gaia/Gaia_hints_at_our_Galaxy_s_turbulent_life
[6] Un artículo acerca de la evolución de la Vía Láctea en la NASA website: https://www.nasa.gov/mission_pages/hubble/science/milky-way-collide.html
[7] Las estrellas se mueven alrededor del agujero negro supermasivo en estas imágenes de ESO images: https://www.eso.org/public/news/eso2119/
La posibilidad de la existencia de mundos más allá del nuestro ha fascinado a la gente durante milenios. Ahora la tecnología trae estos otros mundos- o exoplanetas- a nuestro alcance para que los…
