La característica recién descubierta ofrece información sobre la estructura a gran escala de nuestra galaxia, que es difícil de estudiar desde la posición de la Tierra dentro de ella.

Los científicos han identificado una característica no reconocida previamente de nuestro Vía Láctea galaxia: Un contingente de estrellas jóvenes y nubes de gas formadoras de estrellas sobresalen de uno de los brazos espirales de la Vía Láctea como una astilla que sale de una tabla de madera. Con una extensión de más de 3.000 años luz, esta es la primera gran estructura identificada con una orientación tan dramáticamente diferente a la del brazo.

Los astrónomos tienen una idea aproximada del tamaño y la forma de los brazos de la Vía Láctea, pero aún se desconoce mucho: no pueden ver la estructura completa de nuestra galaxia porque la Tierra está dentro de ella. Es como estar parado en medio de Times Square y tratar de dibujar un mapa de la isla de Manhattan. ¿Podrías medir distancias con la suficiente precisión para saber si dos edificios están en la misma cuadra o en unas pocas calles de distancia? ¿Y cómo puedes esperar ver todo el camino hasta la punta de la isla con tanto en tu camino?

El concepto de este artista ilustra la nueva visión de la Vía Láctea, junto con otros descubrimientos presentados en la 212ª reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense en St. Louis, Missouri. Los dos brazos principales de la galaxia (Scutum-Centaurus y Perseus) se pueden ver unidos a los extremos de una barra central gruesa, mientras que los dos brazos más pequeños ahora bajados (Norma y Sagitario) son menos distintos y están ubicados entre los brazos principales. Los brazos principales consisten en las densidades más altas de estrellas jóvenes y viejas; los brazos más pequeños están llenos principalmente de gas y focos de actividad de formación de estrellas. El concepto del artista también incluye un nuevo brazo en espiral, llamado «brazo Far-3 kiloparsec», descubierto a través de un estudio de gas con radiotelescopio en la Vía Láctea. Este brazo es más corto que los dos brazos principales y corre a lo largo de la barra de la galaxia. Crédito: NASA / JPL-Caltech

Para obtener más información, los autores del nuevo estudio se centraron en una parte cercana de uno de los brazos de la galaxia, llamado Brazo de Sagitario. Usando el telescopio espacial Spitzer de la NASA antes de su retiro en enero de 2020, buscaron estrellas recién nacidas, ubicadas en las nubes de gas y polvo (llamadas nebulosas) donde se formaron. Spitzer detecta luz infrarroja que puede penetrar estas nubes, mientras que la luz visible (del tipo que pueden ver los ojos humanos) está bloqueada.

Se cree que las estrellas jóvenes y nebulosas se alinean estrechamente con la forma de los brazos en los que residen. Para obtener una vista en 3D del segmento del brazo, los científicos utilizaron los últimos datos de la misión Gaia de la ESA (Agencia Espacial Europea) para medir con precisión las distancias a las estrellas. Los datos combinados revelaron que la estructura larga y delgada asociada con el Brazo de Sagitario está formada por estrellas jóvenes que se mueven casi a la misma velocidad y dirección en el espacio.

Se encontró un contingente de estrellas y nubes formadoras de estrellas que sobresalían del brazo de Sagitario de la Vía Láctea. El recuadro muestra el tamaño de la estructura y la distancia al sol. Crédito: NASA / JPL-Caltech

«Una propiedad clave de los brazos espirales es la fuerza con la que giran alrededor de una galaxia», dijo Michael Kuhn, astrofísico de Caltech y autor principal del nuevo artículo. Esta característica se mide por el ángulo de inclinación del brazo. Un círculo tiene un ángulo de desmoldeo de 0 grados y, a medida que la espiral se abre más, el ángulo de desmoldeo aumenta. «La mayoría de los modelos de la Vía Láctea sugieren que el Brazo de Sagitario forma una espiral con un ángulo de inclinación de unos 12 grados, pero la estructura que miramos en realidad se destaca en un ángulo de casi 60 grados».

Es común encontrar estructuras similares, a veces llamadas espolones o plumas, que sobresalen de los brazos de otras galaxias espirales. Durante décadas, los científicos se han preguntado si los brazos espirales de la Vía Láctea también tienen estas estructuras o si son relativamente suaves.

Midiendo la Vía Láctea

La característica recién descubierta contiene cuatro nebulosas conocidas por su impresionante belleza: la Nebulosa del Águila (que contiene los Pilares de la Creación), la Nebulosa Omega, la Nebulosa Trífida y la Nebulosa Laguna. En la década de 1950, un equipo de astrónomos midió la distancia aproximada a algunas de las estrellas de estas nebulosas y pudo inferir la existencia del brazo de Sagitario. Su trabajo proporcionó algunas de las primeras pruebas de la estructura espiral de nuestra galaxia.

“La distancia es una de las cosas más difíciles de medir en astronomía”, dijo el coautor Alberto Krone-Martins, astrofísico y profesor de informática en la Universidad de California en Irvine y miembro del Consorcio de Análisis y Procesamiento de Datos de Gaia (DPAC). «Son sólo las recientes mediciones de distancia directa desde Gaia las que hacen que la geometría de esta nueva estructura sea tan evidente».

Aquí se muestran las nebulosas Eagle, Omega, Triffid y Lagoon, fotografiadas por el telescopio espacial infrarrojo Spitzer de la NASA. Estas nebulosas son parte de una estructura dentro del brazo de Sagitario de la Vía Láctea que sobresale del brazo en un ángulo dramático. Crédito: NASA / JPL-Caltech

En el nuevo estudio, los investigadores también confiaron en un catálogo de más de 100.000 estrellas recién nacidas descubiertas por Spitzer en un estudio de galaxias llamado Galactic Legacy Infrared Mid-Plane Survey Extraordinaire (GLIMPSE).

“Cuando juntamos los datos de Gaia y Spitzer y finalmente miramos este mapa tridimensional detallado, podemos ver que hay un poco de complejidad en esta región que antes no era evidente”, dijo Kuhn.

Los astrónomos aún no comprenden completamente qué causa la formación de brazos espirales en galaxias como la nuestra. Aunque no podemos ver la estructura completa de la Vía Láctea, la capacidad de medir el movimiento de estrellas individuales es útil para comprender este fenómeno: las estrellas en la estructura recién descubierta probablemente se formaron aproximadamente al mismo tiempo, en la misma área general, y fueron influenciados exclusivamente por fuerzas que actúan dentro de la galaxia, incluida la gravedad y el cizallamiento debido a la rotación de la galaxia.

«En última instancia, este es un recordatorio de que existen muchas incertidumbres sobre la estructura a gran escala de la Vía Láctea, y debemos mirar los detalles si queremos entender este panorama más amplio», dijeron los coautores del artículo, Robert Benjamin, astrofísico de la Universidad de Wisconsin-Whitewater y uno de los principales investigadores de la investigación GLIMPSE. «Esta estructura es una pequeña parte de la Vía Láctea, pero puede decirnos algo significativo sobre la Galaxia en su conjunto».

Referencia: «Una estructura de alto ángulo de inclinación en el brazo de Sagitario» por MA Kuhn1, RA Benjamin, C. Zucker, A. Krone-Martins, RS de Souza, A. Castro-Ginard, EEO Ishida, MS Povich9 y LA Hillenbrand a la Colaboración COIN, 21 de julio de 2021, Astronomía y Astrofísica.
DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202141198