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26.02.2018 (IEEC)

Estrellas en el halo de la Vía Láctea: ¿Invasores cósmicos o víctimas del desalojo galáctico?

Un grupo de astrofísicos liderados por el Max Planck Institute for Astronomy (MPIA) con participación del Instituto de Ciencias del Espacio (ICE, CSIC) y del Institut d’Estudis Espacials Catalunya (IEEC) ha investigado una pequeña población de estrellas en el halo de la Vía Láctea, y ha encontrado que su composición química es muy parecida a la del disco galáctico. Esta similitud evidencía que estas estrellas tienen su origen en el disco delgado galáctico, y no en galaxias enanas acretadas por nuestra galaxia. La razón de la migración estelar puede ser debida a las oscilaciones del disco de la Vía Láctea como un todo, inducidas por las fuerzas de marea producidas por la interacción del halo de materia oscura galáctico con una galaxia satélite masiva.


Las estrellas investigadas pertenecen a dos estructuras diferentes localizadas en el halo galáctico, las sobredensidades Triangulum-Andromeda (TriAnd) y A13. Estas estructuras están localizadas en lados opuestos de la Vía Láctea, alrededor de unos 14000 años luz por debajo y por encima del plano galáctico (ver Figura 1), e inicialmente se creyó que eran los restos dejados por una galaxia enana que había invadido nuestra Vía Láctea en el pasado.


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Figura 1: La Vía Láctea, perturbada por la interacción de mareas con una galaxia enana, según los resultados de simulaciones de N-cuerpos. Las ubicaciones de las estrellas observadas por encima y por debajo del disco, utilizadas para poner a prueba el escenario teórico, están indicadas, como así mismo la ubicación del Sol. Crédito: T. Mueller/NASA/JPL-Caltech.


Sin embargo, en el estudio publicado hoy en Nature, los astrónomos encuentran una fuerte evidencia que indica que estas estructuras se originaron en realidad en el disco mismo de la Vía Láctea, y fueron luego expulsadas hacia el halo.


La clave para comprender el origen de estas estrellas está en su patrón detallado de abundancias químicas que han sido obtenidos mediante espectros de alta resolución tomados con los telescopios Keck y VLT (Very Large Telescope, ESO). “El análisis de las abundancias químicas es una prueba muy potente que permite, de manera similar a un test de ADN, identificar la población en la cual una estrella se originó. Diferentes poblaciones, tales como el disco o el halo de la Vía Láctea, galaxias satélites enanas o cúmulos globulares, tienen composiciones químicas radicalmente diferentes. Por eso, una vez que conocemos de qué están hechas las estrellas, podemos relacionarlas directamente con su población originaria.” explica M. Bergemann, la líder del estudio.


La comparación de la composición química de estas estrellas muestra que son prácticamente idénticas, tanto dentro como entre los dos grupos. Más sorprendente aún, su composición es típica de las estrellas del disco de la Vía Láctea. Esto provee una evidencia fundamental para afirmar que estas estrellas se formaron probablemente en el disco delgado de nuestra galaxia, y no tienen su origen en los restos de la disrupción de una o más galaxias más pequeñas que, según se cree, fueron acretadas por la Vía Láctea en el pasado.


Pero, ¿cómo han llegado estas estrellas a ocupar posiciones tan extremas por debajo y por encima del disco galáctico? Los modelos de evolución de la Vía Láctea predicen que este “desalojo galáctico” ocurre como resultado de las oscilaciones del disco galáctico como un todo. La explicación más favorecida para la ocurrencia de estas oscilaciones es la interacción por efecto de mareas de la Vía Láctea con una galaxia satélite masiva.


Los resultados publicados en Nature muestran la prueba más clara obtenida hasta ahora de estas oscilaciones en el disco de la Vía Láctea. Los resultados indican que la evolución dinámica del disco galáctico es significativamente más complejo que lo que se creía previamente, y que las estrellas del disco pueden ser relocalizadas en ubicaciones muy distantes de su lugar de nacimiento.


“El trabajo futuro incluye una determinación más precisa de las distancias y movimientos de las estrellas de estos grupos, especialmente en base a los datos de la misión espacial Gaia. Esto permitirá poner a prueba nuestra interpretación de que las sobredensidades son las crestas de la onda de gran escala creada en el disco galáctico. Además, la determinación futura de las masas y las edades de estas estrellas utilizando el estudio de sus pulsaciones, la astrosismología, permitirá fechar el momento en que la interacción entre la Vía Láctea y la galaxia satélite ocurrió”, dijeron M. Bergemann y A. Serenelli.


Información complementaria


Los resultados citados en esta Nota de Prensa han sido publicados en Bergemann et al., “Two chemically similar stellar overdensities on opposite sides of the Galactic disc plane” en la revista Nature (http://dx.doi.org/ usando el identificador 10.1038/nature25490).


Información sobre acceso avanzado al artículo de Nature puede obtenerse en  press@nature.com


Aldo Serenelli, del Instituto de Ciencias del Espacio (ICE, CSIC) y del Institut d’Estudis Espacials Catalunya (IEEC) en colaboración con Maria Bergemann (Max Planck Institute for Astronomy, MPIA) , Branimir Sesar (MPIA), Judith G. Cohen (California Institute of Technology), Allyson Sheffield (City University of New York), Ting S. Li (Fermi National Accelerator Laboratory), Luca Casagrande (The Australian National University), Kathryn Johnston and Chervin F.P. Laporte (both Columbia University, New York), Adrian M. Price-Whelan (Princeton University) y Ralph Schönrich (University of Oxford, UK), Andrew Gould (MPIA)