Las estrellas antiguas han sobrevivido de alguna manera cerca del centro de la Vía Láctea
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El corazón de nuestra galaxia, la Vía Láctea, atrae la atención de los astrónomos como mariposas a la llama. Es porque están pasando muchas cosas allí. No solo hay un agujero negro supermasivo, sino también poblaciones de estrellas muy antiguas que pululan en el centro. La mayoría de ellos se remontan al menos a la formación de la Galaxia.
Los astrónomos utilizaron el Telescopio Canadá-Francia-Hawai’i en Hawai para estudiar una selección de estas estrellas. Querían entender sus características y longevidad. Las observaciones son parte del proyecto Pristine Inner Galaxy Survey (PIGS). Ha estado estudiando el corazón de la Vía Láctea durante varios años para comprender estas estrellas antiguas.
Cerdos Estrellas antiguas en el núcleo
Otros estudios han demostrado que las estrellas comenzaron a formarse en lo que ahora es el corazón de la Vía Láctea. Las estrellas de los PIG son los miembros restantes de la “corte interior” de la Vía Láctea. Giran lentamente alrededor del núcleo y pasan la mayor parte de sus vidas allí. Químicamente, son muy diferentes de las estrellas más jóvenes esparcidas por toda la Galaxia. Los antiguos son en su mayoría hidrógeno y helio, lo que indica que se formaron en un momento muy temprano en la historia cósmica. En comparación, las estrellas más jóvenes de la Vía Láctea tienen una mayor abundancia de “metales” como carbono, oxígeno, nitrógeno, etc.
Hay muchas estrellas en el propio Universo que se formaron poco después del Big Bang a partir de un entorno en gran parte rico en hidrógeno y helio. Los astrónomos pueden usarlos como “modelos” para estudiar estrellas en nuestra propia Vía Láctea para determinar cómo se veía en sus primeros días. Por lo general, estas viejas estrellas existen en la región central de la Galaxia y en el enjambre de estrellas que forman un halo de baja densidad alrededor de la Vía Láctea.
Según Anke Arentsen, miembro del equipo de PIGS, este estudio parece confirmar que la encuesta está viendo las estrellas más antiguas de la Galaxia. “Es emocionante pensar que estamos viendo estrellas que se formaron en las primeras fases de la Vía Láctea, que anteriormente estaban fuera de nuestro alcance”, dijo Arentsen. “Estas estrellas probablemente se formaron menos de mil millones de años después del Big Bang, al igual que las reliquias del Universo primitivo.
Lo que dicen las estrellas antiguas sobre la historia de la Vía Láctea
Al observar los patrones de formación de galaxias para tratar de descubrir cómo se formó la Vía Láctea, hay un tema común: la materia se une. Lo hace una y otra vez, desde la protogalaxia hasta las colisiones de galaxias, la formación estelar y la formación planetaria. Esto es lo que los astrónomos llaman un “modelo jerárquico”.
Hay dos modelos principales sobre lo que sigue en la evolución de una galaxia. Se dice que el Universo primitivo era una mezcla de cúmulos de gas y especialmente de materia oscura. Los cúmulos interactuaron gravitacionalmente. Eventualmente, el componente de materia no oscura (llamado materia bariónica) de cada grupo se enfrió y comenzó a encogerse sobre sí mismo. Gira y crea un protodisco y finalmente se separa en grupos más pequeños dentro del disco. Estos cúmulos se convirtieron esencialmente en las primeras estrellas. Vaya un poco más profundo y las galaxias incipientes chocan entre sí para formar galaxias más grandes. Esto es (en pocas palabras) lo que los astrónomos llaman la teoría de formación “de arriba hacia abajo”.
Otros proponen que nubes de gas más pequeñas iniciaron el proceso de formación de estrellas y estas se convirtieron en protogalaxias. Eventualmente, las protogalaxias se fusionaron para formar otras más grandes que eventualmente comenzaron a girar y producir estructuras en forma de disco. Esto a menudo se conoce como la teoría de la formación “de abajo hacia arriba”. En ambos casos, las galaxias del producto final permanecieron encerradas en halos de materia oscura como vemos hoy.
Ambos modelos implican que las estrellas más antiguas de una galaxia deberían estar presentes en las densas regiones interiores. Esto ciertamente parece ser cierto para la Vía Láctea. Y, utilizando la espectroscopia, los astrónomos han descubierto que las propiedades químicas de estas estrellas antiguas coinciden con las de las primeras estrellas del Universo.
Poniendo estrellas de doce mil millones de años en perspectiva
Entonces, ¿dónde está la Vía Láctea en la jerarquía? Comenzó a formarse hace unos 13.600 millones de años y su “núcleo” original era una protogalaxia más pequeña que se convirtió en su primer núcleo. A modo de comparación, el Universo mismo comenzó en el Big Bang, que ahora se cree que ocurrió hace al menos 13.800 millones de años. Por lo tanto, las primeras estrellas de la Vía Láctea no tienen exactamente la misma edad que el Universo. Pero, dado que se formaron tan temprano, son excelentes pruebas de cómo eran las condiciones en las primeras épocas de formación estelar de la historia.
Para probar sus ideas sobre estas antiguas estrellas, los astrónomos deben “ver” el corazón de la Vía Láctea. No siempre ha sido fácil. Está oculto por vastas nubes de gas y polvo, lo que significa que las observaciones visuales son casi imposibles. Si los astrónomos usan filtros especiales en los telescopios o usan otros regímenes de luz (como infrarrojos o radio, por ejemplo), pueden detectar estas estrellas con bastante facilidad. El siguiente paso es determinar su edad observando su luz para determinar su contenido de metal. No hay tantas estrellas más viejas como sus contrapartes más jóvenes en otras partes de la Galaxia. Así que los astrónomos están buscando estrellas pobres en metales, que probablemente sean más antiguas.
Las observaciones de PIGS, combinadas con datos de encuestas anteriores de GAIA, han rastreado los movimientos de estas estrellas a través de la Galaxia. Resulta que estas estrellas más antiguas tienen movimientos más caóticos, pero tienden a mantener una trayectoria de rotación promedio alrededor del núcleo. Por lo general, la mayoría de las estrellas antiguas residen dentro de una región esférica que se extiende aproximadamente a mitad de camino entre el núcleo de la galaxia y el Sol. Sin embargo, algunos están dentro de un halo de baja densidad que rodea la galaxia, donde son más fáciles de detectar.
Próximas etapas
Arentsen presentó los resultados de la encuesta PIGS en una reunión de la Royal Astronomical Society. Antes de esta presentación, ella y el equipo publicaron otros resultados de la encuesta PIGS, que datan de varios años. También se centran en las características de las estrellas envejecidas en el corazón de la Vía Láctea.
¿Cómo pueden existir todavía estrellas tan antiguas? Presumiblemente, la mayoría de las más antiguas del Universo hace tiempo que explotaron en supernovas o encontraron algún otro final. En el corazón de una galaxia, es probable que grandes cantidades puedan ser engullidas por el creciente agujero negro supermasivo. Por lo tanto, será interesante descubrir por qué el núcleo de nuestra galaxia aún alberga una población de antiguos ciudadanos estelares.
Estudios adicionales del corazón de la Vía Láctea deberían aprender más sobre la formación, la vida y los movimientos de estas primeras estrellas. “Los datos disponibles para estos objetos antiguos están creciendo rápidamente”, dijo Arentsen. “¡Estoy emocionado de ver lo que aprenderemos sobre estas primeras estrellas que poblarán nuestra galaxia en los próximos años!”
Para más información
Los cerdos encuentran estrellas antiguas en el corazón de la Vía Láctea
The Pristine Inner Galaxy Survey (PIGS) – V. Un estudio quimiodinámico del ensamblaje temprano de la Vía Láctea con las estrellas más pobres en metales del bulbo
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