Descubrimiento de estrellas antiguas en el delgado disco estelar de la Vía Láctea         

Por: Tilo Bergemann, Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam.

31 de julio de 2024

Representación gráfica del movimiento de rotación de estrellas jóvenes (azul) y viejas (rojas) similares al Sol (naranja). Crédito de la imagen: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC/Caltech).

Un sorprendente descubrimiento sobre la evolución de nuestra galaxia, realizado a partir de datos de la misión Gaia, ha permitido descubrir una gran cantidad de estrellas antiguas en órbitas similares a la de nuestro Sol. Formaron el delgado disco de la Vía Láctea menos de mil millones de años después del Big Bang, varios miles de millones de años antes de lo que se creía. La Vía Láctea tiene un gran halo, un bulbo y una barra centrales, un disco grueso y un disco delgado. La mayoría de las estrellas se encuentran en el llamado disco delgado de nuestra Vía Láctea y siguen una rotación organizada alrededor del centro galáctico.

Comprender cómo se formó la Vía Láctea es un objetivo fundamental de la arqueología galáctica. Para lograrlo, se necesitan mapas detallados de la galaxia que muestren las edades, composiciones químicas y movimientos de las estrellas. Estos mapas, conocidos como mapas crono-quimio-cinemáticos, ayudan a reconstruir la historia de nuestra galaxia. La creación de estos mapas detallados es un desafío porque requiere grandes conjuntos de datos de estrellas con edades conocidas con precisión.

Un método habitual para superar este desafío es estudiar las estrellas muy pobres en metales, que son antiguas, para ofrecer una ventana a la Vía Láctea primitiva. Se sabe que las estrellas muy pobres en metales son antiguas porque estuvieron entre las primeras estrellas que se formaron cuando el universo todavía estaba compuesto en gran parte de hidrógeno y helio, antes de que muchos de los elementos más pesados ​​fueran creados y distribuidos por sucesivas generaciones de estrellas.

Utilizando un conjunto de datos de la misión Gaia de la Agencia Espacial Europea (ESA), un equipo internacional dirigido por astrónomos del Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam (AIP) estudió estrellas en el vecindario solar, a unos 3.200 años luz alrededor del Sol. Descubrieron una sorprendente cantidad de estrellas muy antiguas en órbitas de discos delgados; la mayoría de ellas tienen más de 10.000 millones de años, algunas de ellas incluso más de 13.000 millones de años.

Estas estrellas antiguas muestran una amplia gama de composiciones metálicas: algunas son muy pobres en metales (como se esperaba), mientras que otras tienen el doble de contenido de metales que nuestro Sol mucho más joven, lo que indica que se produjo un rápido enriquecimiento de metales en la fase temprana de la evolución de la Vía Láctea. “Estas antiguas estrellas en el disco sugieren que la formación del delgado disco de la Vía Láctea comenzó mucho antes de lo que se creía, alrededor de 4-5 mil millones de años”, explica Samir Nepal de AIP y primer autor del estudio.

“Este estudio también destaca que nuestra galaxia tuvo una intensa formación estelar en épocas tempranas que condujo a un enriquecimiento de metales muy rápido en las regiones internas y a la formación del disco. Este descubrimiento alinea la cronología de formación del disco de la Vía Láctea con las de las galaxias de alto corrimiento al rojo observadas por el telescopio espacial James Webb (JWST) y el radiotelescopio Atacama Large Millimeter Array (ALMA)”, indicó Nepal.

“Nuestro estudio sugiere que el delgado disco de la Vía Láctea podría haberse formado mucho antes de lo que pensábamos y que su formación está fuertemente relacionada con el enriquecimiento químico temprano de las regiones más internas de nuestra galaxia, la combinación de datos de diferentes fuentes y la aplicación de técnicas avanzadas de aprendizaje automático nos han permitido aumentar el número de estrellas con parámetros estelares de alta calidad, un paso clave para llevar a nuestro equipo a estos nuevos conocimientos”, explica Cristina Chiappini, experta en quimiodinámica y nucleosíntesis, afiliada al AIP.

Los resultados fueron posibles gracias a la tercera publicación de datos de la misión Gaia. El equipo analizó los parámetros estelares de más de 800.000 estrellas utilizando un novedoso método de aprendizaje automático que combina información de diferentes tipos de datos para proporcionar parámetros estelares mejorados con alta precisión. Estas mediciones precisas incluyen la gravedad, la temperatura, el contenido de metales, las distancias, la cinemática y la edad de las estrellas.

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