julio 5, 2022

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Parte de la Vía Láctea es mucho más antigua de lo que se pensaba

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La Vía Láctea es más antigua de lo que pensaban los astrónomos o parte de ella. Un estudio recientemente publicado muestra que parte del disco es 2 mil millones de años más antigua de lo que pensábamos. La región, llamada Disco Grueso, comenzó a formarse solo 800 millones de años después del Big Bang.

Un par de astrónomos han reconstruido la historia de la Vía Láctea con más detalle que nunca. Sus resultados se basan en datos detallados de La misión Gaia de la Agencia Espacial Europea y china Telescopio espectroscópico de fibra multiobjeto de área de cielo grande (La mayoría). La clave de este descubrimiento está en estrellas gigantes.

el papel «Una imagen resuelta en el tiempo de la historia de formación temprana de nuestra galaxia.‘, y se encuentra en línea en la revista Nature.Los autores son Maosheng Xiang y Hans-Walter Rix, ambos del Instituto Max Planck de Astronomía (MPIA).

«Nuestros resultados proporcionan detalles fascinantes sobre esta parte de la Vía Láctea, como su fecha de nacimiento, la tasa de formación de estrellas y el historial de enriquecimiento de minerales. Reunir estos descubrimientos utilizando los datos de Gaia está revolucionando nuestra imagen de cuándo y cómo se formó nuestra galaxia».

Maosheng Xiang, coautor del estudio, MPIA.

Una de las cosas más difíciles de determinar sobre una estrella es su edad. La composición de la estrella, o del mineral, es la clave para conocer su edad. Cuanto más exactamente midan los astrónomos los minerales, más exactamente podrán determinar su edad. El universo primitivo contenía hidrógeno y helio casi exclusivamente. Los elementos más pesados ​​que el hidrógeno y el helio se producen en las estrellas y se esparcen por el universo cuando estas estrellas mueren y explotan. Los astrónomos llaman a cada elemento más pesado que los dos elementos primordiales «metales».

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Las estrellas de bajo contenido en metales son más antiguas porque se formaron cuando solo había hidrógeno y helio disponibles. Entonces, cuando los astrónomos identifican un grupo de estrellas que contienen principalmente hidrógeno y helio, saben que estas estrellas son mucho más antiguas. Cuando encuentran un grupo de estrellas con mayores proporciones de metales, saben que esas estrellas deben ser más jóvenes.

Las mediciones precisas de la edad son el santo grial en algunos aspectos de la astronomía, lo cual es cierto en este caso. Xiang y Rix usaron más que solo metal para determinar las edades estelares. Se centraron en un tipo específico de estrella: las subestrellas. La subetapa en la vida de una estrella es relativamente corta, por lo que los astrónomos pueden determinar con mayor precisión la edad de una estrella cuando es un gigante secundario. Los subplanetas se convierten en gigantes rojas y ya no producen energía en sus núcleos. En cambio, la fusión se movió a una envoltura alrededor del núcleo.

Esta cifra del estudio muestra algunos detalles de las 247.000 estrellas gigantes de la muestra. (a) Muestra la selección del subgigante por tamaño y temperatura. (b) Muestra la distribución en la precisión relativa de la edad en función de la edad. Crédito de imagen: Xhiang y Rix 2022.

En este estudio, la pareja utilizó datos de LAMOST para determinar la mineralización de unas 250.000 estrellas en diferentes partes de la Vía Láctea. También utilizaron datos de Gaia que brindan la ubicación exacta y los datos de brillo de aproximadamente 1.500 millones de estrellas.

La misión Gaia de la Agencia Espacial Europea es responsable de aumentar la precisión de este estudio y muchos otros. Antes de Gaia, los astrónomos trabajaban habitualmente con una incertidumbre de la edad estelar de entre el 20 % y el 40 %. Esto significa que las edades podrían extenderse por mil millones de años, que es mucho. Pero Gaia ha cambiado todo esto. La versión de datos actual de la misión es Gaia EDR 3 o Early Data Version 3, que es una gran mejora. EDR3 proporciona posiciones 3D precisas de más de 330.000 estrellas. También brinda mediciones de alta precisión del movimiento de las estrellas a través del espacio.

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Los investigadores utilizaron todos estos datos de Gaia y LAMOST y los compararon con modelos conocidos de parámetros estelares para determinar con mayor precisión las edades de los subobjetos. «Usando los datos de brillo de Gaia, podemos determinar la edad de una estrella gigante en un pequeño porcentaje», dijo Maosheng. Los subobjetos están dispersos por diferentes partes de la Vía Láctea, lo que permite a los investigadores reconstruir las edades de los otros componentes y construir una línea de tiempo de la historia de la Vía Láctea.

El estudio muestra dos fases distintas en la historia de nuestra galaxia. La primera fase comenzó hace 800 millones de años cuando el disco grueso comenzó a formar estrellas. Las regiones internas del aura galáctica también comenzaron a desarrollarse. Dos mil millones de años más tarde, la fusión de la formación estelar en el disco grueso se completó. nombre de la galaxia enana Gaia-salchicha-encelado Fusionado con la Vía Láctea.

Impresión de un artista de nuestra Vía Láctea, una galaxia de barra espiral de unos 13 mil millones de años que alberga unos cientos de miles de millones de estrellas.  A la derecha, la vista de borde muestra la forma plana del disco.  Las observaciones indican una estructura básica: un disco delgado de unos 700 años luz de altura fusionado en un disco grueso, de unos 3.000 años luz de altura y lleno de estrellas mucho más antiguas.  El nuevo estudio muestra que el disco grueso comenzó a formar estrellas solo 800 millones de años después del Big Bang, dos mil millones de años antes de lo que se pensaba.  Crédito de la imagen: NASA/JPL-Caltech;  Derecha: ESA;  Maquetación: ESA/ATG medialab
Impresión de un artista de nuestra Vía Láctea, una galaxia de barra espiral de unos 13 mil millones de años que alberga unos cientos de miles de millones de estrellas. A la derecha, la vista de borde muestra la forma plana del disco. Las observaciones indican una subestructura: un disco delgado de unos 700 años luz de altura fusionado en un disco grueso, de unos 3000 años luz de altura, y lleno de estrellas mucho más antiguas. El nuevo estudio muestra que el disco grueso comenzó a formar estrellas solo 800 millones de años después del Big Bang, dos mil millones de años antes de lo que se pensaba. Crédito de la imagen: NASA/JPL-Caltech; Derecha: ESA; Maquetación: ESA/ATG medialab

La galaxia enana Gaia-Salchicha-Encelado (GSE) no tiene forma de salchicha. Recibe su nombre de trazar sus estrellas en un diagrama de velocidad, ya que sus órbitas son muy alargadas. Cuando GSE se fusionó con la Vía Láctea, ayudó a formar el disco grueso, y el gas que venía con él impulsó la formación de estrellas en esa parte de la galaxia. La fusión también llenó de estrellas el halo de la Vía Láctea. Los astrónomos creen que la masa globular NGC 2808 La pulpa restante puede ser de Salchicha Gaia. NGC 2808 es uno de los cúmulos globulares más masivos de la Vía Láctea.

La formación estelar inducida por GSE en el disco grueso duró unos 4.000 millones de años. Aproximadamente 6 mil millones de años después del Big Bang, el gas se agotó por completo. Durante ese período, la metalicidad del disco más grueso aumentó más de diez veces.

El estudio también encontró una correlación muy estrecha entre la metalicidad y las edades de las estrellas en todo el disco. Esto significa que el gas que vino con el GSE debe haber sido turbulento, lo que provocó que se mezclara más completamente en el disco.

Los astrónomos descubrieron recientemente la fusión GSE en 2018. Descubrimientos como estos han dado forma a nuestra comprensión de la historia de la Vía Láctea, y la línea de tiempo de la evolución de las galaxias se está volviendo más clara. Este nuevo estudio nos da una cuenta más detallada.

El cúmulo estelar NGC 2808 puede ser un remanente de la galaxia Gaia-Salchicha-Encelado que se fusionó con la Vía Láctea hace miles de millones de años. Crédito: NASA, ESA y A. Sargdini (Universidad de Florida) y c. Bioto (Universidad de Padua)

“Desde el descubrimiento de la antigua fusión con Gaia-Salchicha-Encelado, en 2018, los astrónomos han sospechado que la Vía Láctea existió antes de que se formara la corona, pero no hemos tenido una imagen clara de cómo es la Vía Láctea. Nuestros resultados proporcionan detalles brillantes sobre esta parte de la Vía Láctea, como su fecha de nacimiento, la tasa de formación de estrellas y el historial de enriquecimiento de minerales. Reunir estos descubrimientos utilizando los datos de Gaia revoluciona nuestra imagen de cuándo y cómo se formó nuestra galaxia», dice Maosheng.

En los últimos años, los astrónomos han descubierto más detalles sobre la Vía Láctea. Pero es difícil mapear su estructura porque estamos en el medio. La misión Gaia de la Agencia Espacial Europea es nuestro mejor catálogo hasta ahora de estrellas en la Vía Láctea. Y cada publicación de datos es cada vez mejor.

«Con cada nuevo análisis y publicación de datos, Gaia nos permite reconstruir la historia de nuestra galaxia con más detalle que nunca. Con el lanzamiento de Gaia DR3 en junio, los astrónomos podrán enriquecer la historia con más detalle», dice Timo Prusti, Científico del Proyecto Gaia en la Agencia Espacial Europea. .

La misión Gaia es esencial, pero las observaciones de otras galaxias, como la Vía Láctea, también brindan a los astrónomos información sobre la estructura y la historia de la Vía Láctea. Pero observar galaxias solo dos mil millones de años después del Big Bang es difícil. Esto requiere potentes binoculares infrarrojos. Afortunadamente, un telescopio espacial infrarrojo largamente esperado está a punto de comenzar las observaciones pronto.

El telescopio espacial James Webb (JWST) tiene la capacidad de mirar hacia atrás en el tiempo a los primeros años del universo. Podrá ver las galaxias más antiguas del universo, que son similares a la Vía Láctea. Los astrónomos quieren aprender más sobre la fusión de GSE y cómo condujo a la formación de estrellas y la forma del disco grueso de nuestra galaxia solo dos mil millones de años después del Big Bang. notas antiguas de JWST, Galaxias con alto corrimiento al rojo Similar a la Vía Láctea, puede ayudar a responder algunas preguntas y completar una historia más detallada de la galaxia.

El telescopio espacial James Webb está diseñado para responder algunas de nuestras preguntas más importantes sobre el universo primitivo, incluido cómo se formaron las primeras galaxias.  Esta pregunta está directamente relacionada con cómo se originó y creció la galaxia de la Vía Láctea.  Crédito de la imagen: ESA
El telescopio espacial James Webb está diseñado para responder algunas de nuestras preguntas más importantes sobre el universo primitivo, incluido cómo se formaron las primeras galaxias. Esta pregunta está directamente relacionada con cómo se originó y creció la galaxia de la Vía Láctea. Crédito de la imagen: ESA

Y en junio, la Agencia Espacial Europea lanzará la tercera versión completa de los datos de Gaia, llamada DR3. El catálogo DR3 contendrá las edades, minerales y espectros de más de 7 millones de estrellas. DR3 y JWST serían una combinación efectiva.

¿Qué nos dirán todos estos datos?

Con la evolución del universo, las galaxias deben comer o ser comidas. La gravedad mantiene unidas a las galaxias, pero el universo también se está expandiendo gracias a la energía oscura, y la energía oscura está alejando a las galaxias. Entonces, las galaxias tienden a agruparse en grupos. La Vía Láctea es parte de grupo local.

Los cúmulos se mantienen unidos internamente debido a la gravedad combinada de las galaxias, pero los cúmulos se están alejando unos de otros debido a la expansión. Eventualmente, las galaxias más pequeñas son consumidas por las galaxias más grandes del grupo. La Vía Láctea ha consumido cúmulos GSE y cúmulos globulares. Consume la Gran Nube de Magallanes, que devora a su vecino más pequeño, la Pequeña Nube de Magallanes. al final , La Vía Láctea consumirá ambosy después de unos 4.500 millones de años, se fusionará con la galaxia Andrómeda la Grande, otro miembro del Grupo Local.

Es una situación extraña porque el futuro de la Vía Láctea puede ser más fácil de distinguir de su pasado. Este es el misterio del universo en expansión: la evidencia que buscamos se está alejando de nosotros, perdida en el tiempo y la distancia. Pero JWST y Gaia DR3 tienen el potencial de cambiar las tornas en el universo en expansión. Juntos, pueden arrojar más luz sobre la historia de la Vía Láctea y los detalles de las fusiones galácticas en general. Esperamos terminar con una cronología histórica más completa.

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