Encuentran segunda población estelar en el disco de la Vía Láctea

Un reciente estudio internacional analizó el movimiento, la distribución y la química de una gran muestra de estrellas cercanas al Sol, revelando que el disco grueso de la Vía Láctea está compuesto por 2 poblaciones estelares distintas, superpuestas y con propiedades diferentes, en lugar de una sola como se ha pensado por décadas. 

“La Vía Láctea es un laboratorio ideal para medir y analizar en detalle las propiedades de las estrellas. Las poblaciones estelares más antiguas guardan información acerca de los mecanismos que llevaron a la formación de nuestra galaxia, y gracias a sondeos a gran escala es posible realizar estudios más precisos sobre la dinámica de las reacciones químicas y comparar con simulaciones numéricas para poder interpretarlas dentro de un modelo coherente de formación de galaxias”, explica Patricia Tissera, académica del Departamento de Ciencias Físicas de la U. Andrés Bello (UNAB) y coautora del artículo. 

Este nuevo componente del disco grueso (TD) de la galaxia es llamado “disco grueso bajo en metal” (MWTD), ya que tiene dos veces menor contenido de metal que el disco grueso canónico. También difieren en la velocidad de rotación alrededor del centro galáctico y su composición química. Las estrellas que conforman el TD tienen una velocidad de rotación de aproximadamente 180 km por segundo, mientras que las del MWTD giran más lentamente, a unos 150 km por segundo. 

"Fueron casi 30 años en que los astrónomos trataron de resolver este rompecabezas", dice Daniela Carollo, científica del Observatorio Astrofísico de Turín y primer autor del artículo. "De hecho, se pensaba que el MWTD no era más que una extensión del disco grueso y no una población independiente con diferentes orígenes astrofísicos”, agrega. 

Los precisos parámetros proporcionados por la misión ESA Gaia (posiciones, distancias y movimiento intrínseco de las estrellas), y la información química en una muestra de 40.000 estrellas del Sloan Digital Sky Survey (SDSS), permitieron al equipo distinguir el MWTD en un diagrama que muestra los momentos angulares combinados con la química. 

"Los momentos angulares son magnitudes que se conservan durante la formación y la evolución posterior de un sistema físico como nuestra galaxia", explica Carollo. "Por lo tanto, en un diagrama preciso de los momentos angulares, las estrellas traídas a la galaxia por el mismo progenitor, como por ejemplo, de una fusión previa de una galaxia satélite, tendrán momentos angulares similares y tenderán a agruparse en el diagrama". 

El TD y el MWTD forman dos grupos distintos en el diagrama, así como en su química. En astronomía, los elementos químicos más pesados que el hidrógeno y el helio, que se formaron durante el Big Bang, se definen como metales. Estos elementos químicos más pesados se produjeron durante la nucleosíntesis de estrellas masivas que explotaron como supernovas. 

Un grupo particular de elementos ligeros como el magnesio y el titanio, en comparación con los elementos más pesados, como el hierro, proporcionan un parámetro fundamental que permite a los científicos distinguir las poblaciones de estrellas viejas de las estrellas más jóvenes. El MWTD no solo posee estrellas más pobres en hierro, sino que también son más ricas en elementos del grupo de magnesio y titanio (elementos alfa) que sugieren una formación anterior al TD. 

Estas diferencias significativas entre el TD y el MWTD, es decir, la cinemática y la química de sus estrellas, sugieren que los 2 discos tuvieron un origen diferente durante el proceso de formación de la galaxia. 

HIPÓTESIS

Pero, ¿cómo se formó un 2° disco de estrellas en la Vía Láctea? Las hipótesis son múltiples: el MWTD podría ser más antiguo que el TD y sus estrellas podrían haber sido energizadas por la fusión de una galaxia satélite enana con la Vía Láctea, durante su etapa inicial de formación. Posteriormente, la fusión de una segunda galaxia satélite habría dado lugar al TD. 

Otra posibilidad es que las estrellas del MWTD se formaron originalmente en un área más cercana al centro de la galaxia primordial y posteriormente fueron transportadas a distancias mayores, más cerca de donde se encuentra ahora el Sol, debido a fenómenos internos como inestabilidades de la barra central o en la formación de los brazos espirales de la galaxia. O una antigua galaxia satélite de masa similar a la Pequeña Nube de Magallanes se fusionó con la galaxia primordial y sus estrellas comenzaron a girar alrededor del centro galáctico debido a la interacción gravitacional mutua. 

Los modelos teóricos y simulaciones numéricas de la formación de la Vía Láctea permiten testear estas hipótesis. La Dra. Patricia Tissera, junto con su equipo de la UNAB, están desarrollando nuevas simulaciones de nuestra galaxia con el objetivo de estudiar su historia de formación y evolución.