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Este esquema muestra la distribución en el disco galáctico de las estrellas más viejas con una menor metalicidad y las más jóvenes que muestran altos niveles de "contaminación" por elementos más pesados que el hidrógeno y el helio. Amanda Smith
Tras su llegada a su órbita final, GAIA comenzó a preparar sus instrumentos antes de comenzar su trabajo, y durante estas pruebas ya ha comenzado a mostrarnos los misterios que se esconden en nuestra galaxia. Nos ha proporcionado pruebas de algo que ya se había predicho con anterioridad, parece existir una división en la composición química de las estrellas que se encuentran en el disco galáctico.
Mediante el seguimiento de los elementos que se generan rápidamente, en este estudio siguieron principalmente el magnesio, astrónomos pueden determinar la velocidad a la que se formaron las diferentes partes de la Vía Láctea. Y los resultados de este estudio parecen sugerir que las estrellas presentes en las regiones interiores del disco galáctico fueron las primeras en aparecer, apoyando así las teorías de que nuestra galaxia creció de dentro hacia fuera.
Utilizando datos del Very Large Telescope (VLT) en Chile, uno de los telescopios más grandes del mundo, un equipo internacional de astrónomos hizo observaciones detalladas de estrellas con una amplia gama de edades y sus localizaciones en el disco galáctico para determinar con precisión su ‘metalicidad’, la cantidad de los elementos químicos en una estrella más pesados que el hidrógeno y el helio, los dos elementos de los que están hechos las estrellas.
Inmediatamente después del Big Bang, el universo estaba compuesto casi por completo por estos dos elementos, los niveles de "contaminantes", los elementos más pesados, crecieron tras la explosión de las primeras estrellas. De esta forma, las estrellas más viejas tienen menos elementos en su composición, están menos contaminadas y su "metalicidad" es menor.
‘Los diferentes elementos químicos de los cuales las estrellas y nosotros estamos hechos son creados a un ritmo diferente, algunos en las estrellas masivas que viven rápido y mueren jóvenes, y otros en estrellas similares al Sol con periodos de vida más largos de miles de millones de años ‘, comento Gerry Gilmore, principal investigador en el proyecto Gaia-ESO.
Las estrellas masivas, que tienen una vida corta y mueren como ‘supernovas de colapso de núcleo", liberando al espacio enormes cantidades de magnesio durante su explosiva agonía. Este evento catastrófico puede formar una estrella de neutrones o un agujero negro, e incluso desencadenar la formación de nuevas estrellas.
El equipo ha demostrado que las más antiguas, las estrellas "pobres en metales" presentes en lo que sería la misma orbita que describe el Sol alrededor de nuestra galaxia, el Circulo Solar, un camino que tardamos 250 millones de años en completar, suelen tener altos niveles de magnesio. De esta forma, estos altos niveles de este elemento dentro del Círculo Solar actual implican que esta área estaba regida en el pasado por grandes estrellas que "vivían rápido y morían jóvenes".
Mientras que las estrellas que se encuentran en las regiones externas del disco galáctico, fuera del Círculo Solar, son en su mayoría jóvenes, y tanto las que son ricas en metales como las que tienen una menor metalicidad muestran niveles sorprendentemente bajos de magnesio en comparación con su metalicidad.
Este descubrimiento implica diferencias importantes en la evolución estelar a través del disco de la Vía Láctea, aquellas estrellas que se encuentran en el Circulo Solar parecieron surgir hace tiempo, mientras que las que se sitúan de la órbita del Sol tardaron mucho más tiempo en aparecer.
‘Hemos sido capaces de arrojar nueva luz sobre la escala de tiempo de enriquecimiento químico a través del disco de la Vía Láctea, que muestra que las regiones exteriores del disco tardaron mucho más tiempo en formarse’, comento María Bergemann del Instituto de Astronomía de Cambridge, quien dirigió el estudio.
‘Esto apoya los modelos teóricos para la formación de las galaxias de disco en el contexto de la Materia Oscura Fría cosmología, que predicen que los discos de galaxias crecen de dentro a fuera’.
Los resultados ofrecen nuevas pistas sobre la historia de cómo se formo nuestra galaxia, y es parte de la primera oleada de nuevos descubrimientos que están por venir gracias al GAIA.
La nueva investigación también arroja luz sobre otra idea muy debatida, la llamada ‘doble estructura’ del disco de la Vía Láctea, en la que señala que nuestra galaxia está compuesta por dos discos, uno "fino" y otro más "grueso".
Según explica Aldo Serenelli, del Instituto de Ciencias del Espacio, Barcelona, co-autor del estudio, esta idea plantea que los delgados brazos espirales están formados por estrellas jóvenes y gigantescas nubes moleculares, pero también señala que existe otro disco más grueso, corto y antiguo que alberga gran cantidad de estrellas viejas con una baja metalicidad.
Durante la última investigación, el equipo encontró que:
Aun así, se pueden encontrar estrellas de diferentes edades y metalicidades en ambos discos.
‘Por lo que sabemos ahora, la galaxia no es un sistema 'ideal'. Usted puede encontrar estrellas de diferentes edades y contenido en metales por todas partes’ comento Bergemann. ’No hay una clara separación entre el disco delgado y grueso, la proporción de estrellas con diferentes propiedades no es la misma en los dos discos. Así es como sabemos que probablemente existan estos dos discos, pero podrían tener orígenes muy diversos’.
‘Este estudio proporciona una nueva y emocionante evidencia que señala que las partes internas del disco grueso de la Vía Láctea se formaron mucho más rápidamente de lo que hicieron los discos delgados de estrellas, que dominan de nuestro cercano vecindario solar’ señalo Gilmore .
En teoría, dicen los astrónomos, el disco grueso, propuesto por primera vez por Gilmore hace 30 años, pudo haber surgido en una variedad de formas, por ejemplo las inestabilidades gravitacionales masivas tras consumir galaxias satélite durante su periodo de formación.
‘La Vía Láctea ha canibalizado muchas pequeñas galaxias durante su formación. Ahora, con el GAIA-ESO, podemos estudiar las trazas detalladas de estos eventos, esencialmente la disección de la panza de la bestia’, comento Greg Ruchti, investigador del Observatorio Lund en Suecia, co-director del proyecto.
"A medida que GAIA proporcione nuevos datos se espera que se pueda establecer una mejor tasa de la relación edad-metalicidad y la estructura del disco galáctico. En un par de años, estos datos se complementaran con las posiciones y la cinemática proporcionadas por el GAIA y juntos van a revolucionar el campo de la astronomía galáctica".
El estudio ha sido presentado para su aprobación en la revista Astronomy & Astrophysics .
