Los astrónomos han identificado lo que podrían ser dos de los Vía LácteaLos primeros bloques de construcción: llamados “Shakti” y “Shiva”, parecen ser los restos de dos galaxias que se fusionaron hace entre 12 y 13 mil millones de años con una versión temprana de la Vía Láctea, contribuyendo al crecimiento inicial de nuestra galaxia de origen. . El nuevo descubrimiento es el equivalente astronómico a que los arqueólogos identifiquen rastros de un asentamiento temprano que creció hasta convertirse en una gran ciudad moderna. Fue necesario combinar datos de casi 6 millones de estrellas de la misión Gaia de la ESA con mediciones del estudio SDSS. Los resultados fueron publicados en Diario astrofísico.

La historia temprana de nuestra galaxia natal, la Vía Láctea, es una historia de galaxias más pequeñas que se unen, dando como resultado bloques de construcción bastante grandes. Ahora, Khyati Malhan y Hans-Walter Rix del Instituto Max Planck de Astronomía han logrado identificar lo que podrían ser dos de los primeros bloques de construcción que todavía hoy pueden reconocerse como tales: fragmentos protogalácticos que se fusionaron con una versión temprana de nuestra Vía Láctea. Hace entre 12 y 13 mil millones de años, al comienzo de la era de formación de galaxias en el Universo.

Los componentes, que los astrónomos llamaron Shakti y Shiva, fueron identificados combinando datos del satélite astrométrico Gaia de la ESA con datos del estudio SDSS. Para los astrónomos, el resultado equivale a encontrar vestigios de un asentamiento inicial que se transformó en una gran ciudad actual.

Rastreando los orígenes de estrellas que vinieron de otras galaxias

Cuando las galaxias chocan y se fusionan, ocurren varios procesos en paralelo. Cada galaxia tiene su propia reserva de gas hidrógeno. Después de la colisión, estas nubes de gas hidrógeno se desestabilizan y en su interior se forman numerosas estrellas nuevas. Por supuesto, las galaxias entrantes también tienen sus propias estrellas y, en caso de fusión, las estrellas de las galaxias se mezclarán. A largo plazo, estas “estrellas acumuladas” también representarán parte de la población estelar de la galaxia combinada recién formada. Una vez que se complete la fusión, puede parecer imposible identificar qué estrellas provienen de qué galaxia predecesora. Pero en realidad existen al menos algunas formas de rastrear la ascendencia estelar.

La ayuda proviene de la física básica. Cuando las galaxias chocan y sus poblaciones estelares se mezclan, la mayoría de las estrellas conservan propiedades muy básicas, que están directamente relacionadas con la velocidad y dirección de la galaxia en la que se originaron. Las estrellas en la misma galaxia anterior a la fusión comparten valores similares tanto para su energía como para lo que los físicos llaman momento angular: el impulso asociado con el movimiento o la rotación orbital. Para las estrellas que se mueven en el campo gravitacional de una galaxia, tanto la energía como el momento angular se conservan: permanecen iguales a lo largo del tiempo. Busque grandes grupos de estrellas con valores similares e inusuales de energía y momento angular, y probablemente encontrará un remanente de fusión.

Los indicadores adicionales pueden ayudar con la identificación. Las estrellas que se formaron más recientemente contienen más elementos más pesados, lo que los astrónomos llaman “metales”, que las estrellas que se formaron hace mucho tiempo. Cuanto menor sea el contenido de metal (“metalicidad”), probablemente antes se formó la estrella. Al intentar identificar estrellas que ya existían hace 13 mil millones de años, deberíamos buscar estrellas con un contenido de metal muy bajo (“pobres en metal”).

Excavaciones virtuales en un gran conjunto de datos.

Identificar las estrellas que se unieron a nuestra Vía Láctea como partes de otra galaxia solo fue posible hace relativamente poco tiempo. Requiere conjuntos de datos grandes y de alta calidad, y el análisis implica examinar los datos de manera inteligente para identificar la clase de objetos que se investigan. Este tipo de conjunto de datos sólo ha estado disponible durante unos pocos años. El satélite astrométrico Gaia de la ESA proporciona un conjunto de datos ideal para este tipo de arqueología galáctica de big data. Publicado en 2013, ha producido un conjunto de datos cada vez más preciso durante la última década que ahora incluye posiciones, cambios de posición y distancias de casi 1.500 millones de estrellas en nuestra galaxia.

Los datos de Gaia han revolucionado los estudios de la dinámica de las estrellas en nuestra galaxia y ya han conducido al descubrimiento de subestructuras previamente desconocidas. Esto incluye la llamada corriente Gaia Enceladus/Salchicha, un remanente de la fusión importante más reciente que experimentó nuestra galaxia, hace entre 8 y 11 mil millones de años. También incluye dos estructuras identificadas en 2022: la corriente del Ponto identificada por Malhan y sus colegas y el “pobre viejo corazón” de la Vía Láctea identificado por Rix y sus colegas. Esta última es una población de estrellas que se formó recientemente durante las fusiones iniciales que crearon la proto-Vía Láctea y continúa residiendo en la región central de nuestra galaxia.

Rastros de Shakti y Shiva

Para su investigación actual, Malhan y Rix utilizaron datos de Gaia combinados con espectros estelares detallados del Sloan Digital Sky Survey (DR17). Estos últimos proporcionan información detallada sobre la composición química de las estrellas. Malhan dice: «Observamos que para un cierto rango de estrellas pobres en metales, las estrellas estaban agrupadas alrededor de dos combinaciones específicas de energía y momento angular».

En contraste con el “pobre viejo corazón” que también era visible en estos gráficos, los dos grupos de estrellas de ideas afines tenían un momento angular comparativamente grande, consistente con grupos de estrellas que formaban parte de galaxias separadas que se fusionaron con la Vía Láctea. Camino. Malhan llamó a estas dos estructuras Shakti y Shiva, la última una de las principales deidades del hinduismo y la primera una fuerza cósmica femenina a menudo retratada como la consorte de Shiva.

Sus valores de energía y momento angular, además de su baja metalicidad general, equivalente a la del “pobre viejo corazón”, hacen de Shakti y Shiva buenos candidatos para algunos de los primeros ancestros de nuestra Vía Láctea. Rix dice: «Shakti y Shiva podrían ser las dos primeras incorporaciones al 'pobre viejo corazón' de nuestra Vía Láctea, comenzando su crecimiento hacia una gran galaxia».

Varios estudios que ya están en marcha o que se espera que comiencen en los próximos años prometen datos adicionales relevantes, tanto espectros (SDSS-V, 4MOST) como distancias precisas (LSST/Observatorio Rubin), que deberían permitir a los astrónomos tomar una decisión firme sobre si Shakti y Shiva son si son o no un vistazo a la prehistoria más temprana de nuestra galaxia.

Referencia: “Shiva y Shakti: presuntos fragmentos protogalácticos en la Vía Láctea interior” por Khyati Malhan y Hans-Walter Rix, 21 de marzo de 2024, La revista astrofísica.
DOI: 10.3847/1538-4357/ad1885