De alguna manera, las estrellas antiguas sobrevivieron cerca del centro de la Vía Láctea

El núcleo de nuestra galaxia, la Vía Láctea, llama la atención de los astrónomos como polillas a la llama. Eso es porque están pasando muchas cosas ahí fuera. No solo hay un agujero negro supermasivo, sino que también hay grupos de estrellas muy antiguas girando en el centro. La mayoría de ellos se remontan al menos a la formación de la galaxia.

Los astrónomos utilizaron el Telescopio Canadá-Francia-Hawái en Hawái para estudiar una selección de estas estrellas. Querían entender sus características y longevidad. Las observaciones son parte del proyecto Pristine Inner Galaxy Survey (PIGS), que ha estado estudiando el núcleo de la Vía Láctea durante varios años para comprender estas estrellas antiguas.

Viejos cerdos estrellas en el corazón

Otros estudios han demostrado que las estrellas comenzaron a formarse en lo que ahora es el núcleo de la Vía Láctea. Las estrellas cerdo son los miembros restantes del «patio interior» de la Vía Láctea. Lentamente orbitan 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. La mayoría de los más antiguos son hidrógeno y helio, lo que indica que se formaron en una época muy temprana de la historia cósmica. En comparación, las estrellas más jóvenes de la Vía Láctea tienen una mayor abundancia de «metales» como el carbono, el oxígeno, el nitrógeno, etc.

Hay muchas estrellas en el propio universo que se formaron poco después del Big Bang a partir de un entorno rico en hidrógeno y helio. Los astrónomos pueden usarlos como «plantillas» para estudiar las estrellas de nuestra galaxia, la Vía Láctea, para determinar cómo eran en su infancia. Por lo general, estas estrellas antiguas se encuentran en la región central de la galaxia y en el enjambre estelar que forma el halo de baja densidad alrededor de la Vía Láctea.

Según Anke Arentsen, miembro del equipo de PIGS, este estudio parece confirmar que el sondeo está detectando las estrellas más antiguas de la galaxia. «Es emocionante pensar que estamos viendo estrellas que se formaron en las primeras etapas de la Vía Láctea, que anteriormente estaban fuera de nuestro alcance», dijo Arentsen. Es probable que estas estrellas sean menos de mil millones de años después del Big Bang, al igual que las reliquias del universo primitivo.

¿Qué dicen las estrellas antiguas sobre la historia de la Vía Láctea?

Cuando miras los modelos de formación de galaxias para tratar de entender cómo surgió la Vía Láctea, hay un tema común: la materia se aglutina. Lo hace una y otra vez, desde la galaxia primordial a la colisión de galaxias a la formación de estrellas, a la formación de planetas. Esto es lo que los astrónomos llaman un «modelo jerárquico».

Hay dos modelos principales sobre lo que viene después en la evolución de la galaxia. Alguien dice que el universo primitivo era una mezcla de cúmulos de gas y, en su mayor parte, materia oscura. Las masas interactúan gravitacionalmente. Eventualmente, el componente de materia no oscura (llamado materia bariónica) en cada grupo se enfrió y comenzó a contraerse sobre sí mismo. Gira y crea un disco inicial y finalmente se descompone en bloques más pequeños dentro del disco. Esos cúmulos se convirtieron esencialmente en las primeras estrellas. Da un paso más y las galaxias nacientes chocarán entre sí para formar galaxias más grandes. Esto es (en resumen) lo que los astrónomos llaman la teoría de formación «de arriba hacia abajo».

Otros sugieren que nubes de gas más pequeñas iniciaron el proceso de formación estelar y se convirtieron en esas protogalaxias. Eventualmente, las protogalaxias se fusionaron para formar galaxias más grandes que eventualmente comenzaron a rotar y producir estructuras en forma de disco. Esto a menudo se conoce como la teoría de composición «de abajo hacia arriba». De cualquier manera, las galaxias del producto final permanecieron cubiertas por los halos de materia oscura que vemos hoy.

Ambos modelos indican que las estrellas más antiguas de la galaxia deben estar ubicadas en las densas regiones internas. Esto ciertamente parece ser cierto para la Vía Láctea. Usando espectroscopia, los astrónomos encontraron que las propiedades químicas de esas estrellas antiguas coincidían con las de las estrellas más antiguas 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. Entonces, las estrellas más antiguas de la Vía Láctea no tienen exactamente la misma edad que el universo. Pero, debido a que se formaron tan temprano, son excelentes investigaciones de cómo eran las condiciones en las primeras épocas de formación de estrellas en la historia.

Para probar sus ideas sobre estas estrellas antiguas, los astrónomos necesitan «ver» el núcleo de la Vía Láctea. No siempre fue fácil. Está oculto por enormes nubes de gas y polvo, lo que significa que las observaciones visuales son casi imposibles. Si los astrónomos usan filtros especiales en sus telescopios o miran con otros sistemas ópticos (infrarrojos o radio, por ejemplo), pueden identificar esas estrellas con bastante facilidad. El siguiente paso es determinar su edad observando su luz para determinar su contenido mineral. No hay muchas estrellas más viejas en comparación con sus contrapartes más jóvenes en otras partes de la galaxia. Por lo tanto, los astrónomos buscan estrellas pobres en metales, que probablemente sean mucho más antiguas.

Las observaciones de PIGS, junto con los datos de encuestas anteriores de GAIA, han rastreado los movimientos de estas estrellas en toda la galaxia. Resulta que estas estrellas más antiguas tienen movimientos más caóticos, pero tienden a mantener una trayectoria de rotación media alrededor del núcleo. La mayoría de las estrellas antiguas se encuentran normalmente dentro de una región esférica que se extiende aproximadamente a mitad de camino entre el núcleo galáctico y el sol. Sin embargo, algunos se encuentran dentro del halo de baja densidad que rodea la galaxia, donde son más fáciles de detectar.

próximos pasos

Arentsen presentó los resultados de la encuesta PIGS en una reunión de la Royal Astronomical Society. Antes de este programa, ella y el equipo publicaron otros resultados de la encuesta PIGS, que datan de varios años. También se centra en las propiedades de las estrellas envejecidas en el corazón de la Vía Láctea.

¿Cómo es posible que aún existan estas antiguas estrellas? Presumiblemente, la mayoría de los planetas más antiguos del universo explotaron hace mucho tiempo como supernovas o encontraron algún otro fin. En el núcleo galáctico, es probable que un agujero negro supermasivo en crecimiento devore una gran cantidad. Entonces, será interesante saber por qué el núcleo de nuestra galaxia todavía alberga un grupo de antiguos ciudadanos estelares.

Estudios adicionales del núcleo de la Vía Láctea deberían revelar más sobre la formación, la vida y el movimiento de estas primeras estrellas. «Los datos disponibles sobre 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
Pristine Inner Galaxy Survey (PIGS) – V. Una investigación quimiodinámica del agrupamiento temprano de la Vía Láctea con las estrellas más pobres en metales del bulto