Agencias/Ciudad de México.- La composición de los gases de la Vía Láctea no está mezclados de forma homogénea, un hallazgo reportado en Nature que tiene un fuerte impacto en la comprensión actual de la evolución de las galaxias.
En consecuencia, astrónomos de la Universidad de Ginebra (UNIGE) apuntan que habrá que modificar las simulaciones de la evolución de la Vía Láctea.
Para entender mejor la historia y la evolución de la Vía Láctea, los astrónomos están estudiando la composición de los gases y metales que forman una parte importante de nuestra galaxia. Destacan tres elementos principales: el gas inicial procedente del exterior de nuestra galaxia, el gas entre las estrellas del interior de nuestra galaxia -enriquecido con elementos químicos-, y el polvo creado por la condensación de los metales presentes en este gas.
Hasta ahora, los modelos teóricos suponían que estos tres elementos se mezclaban de forma homogénea en toda la Vía Láctea y alcanzaban un nivel de enriquecimiento químico similar al de la atmósfera del Sol, denominado metalicidad solar. Sin embargo, los científicos han descubierto ahora que no es así.
Los elementos de los que están hechas las estrellas ☆ En Nature, "Large metallicity variations in the Galactic interstellar medium", https://t.co/xNFFH6tqOj Exotérica en https://t.co/f218W0VEWo pic.twitter.com/9RXmzX2thV
— Gaston Giribet (@GastonGiribet) September 9, 2021
Las galaxias están compuestas por un conjunto de estrellas y se forman por la condensación del gas del medio intergaláctico, compuesto principalmente por hidrógeno y un poco de helio. Este gas no contiene metales, a diferencia del gas de las galaxias -en astronomía, todos los elementos químicos más pesados que el helio se denominan colectivamente “metales”, aunque son átomos en forma gaseosa.
“Las galaxias se alimentan de gas ‘virgen’ que cae desde el exterior, lo que las rejuvenece y permite la formación de nuevas estrellas”, explica Annalisa De Cia, profesora del Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias de la UNIGE y primera autora del estudio. Al mismo tiempo, las estrellas queman el hidrógeno que las constituye a lo largo de su vida y forman otros elementos mediante la nucleosíntesis.
Cuando una estrella que ha llegado al final de su vida explota, expulsa los metales que ha producido, como el hierro, el zinc, el carbono y el silicio, introduciendo estos elementos en el gas de la galaxia. Estos átomos pueden entonces condensarse en polvo, especialmente en las partes más frías y densas de la galaxia.
“Al principio, cuando se formó la Vía Láctea, hace más de 10.000 millones de años, no tenía metales. Luego, las estrellas fueron enriqueciendo el entorno con los metales que producían”, continúa el investigador. Cuando la cantidad de metales en este gas alcanza el nivel que está presente en el Sol, los astrónomos hablan de metalicidad solar.
El entorno que conforma la Vía Láctea reúne, pues, los metales producidos por las estrellas, las partículas de polvo que se han formado a partir de estos metales, pero también los gases procedentes de fuera de la galaxia que entran regularmente en ella.
“Hasta ahora, los modelos teóricos consideraban que estos tres elementos se mezclaban de forma homogénea y alcanzaban la composición solar en todas partes de nuestra galaxia, con un ligero aumento de la metalicidad en el centro, donde las estrellas son más numerosas –explica Patrick Petitjean, investigador del Instituto de Astrofísica de París de la Universidad de la Sorbona, en Francia–. Quisimos observar esto en detalle utilizando un espectrógrafo ultravioleta en el telescopio espacial ‘Hubble'”.
La espectroscopia permite separar la luz de las estrellas en sus colores o frecuencias individuales, un poco como en un prisma o en un arco iris. En esta luz descompuesta, los astrónomos están especialmente interesados en las líneas de absorción: “Cuando observamos una estrella, los metales que componen el gas entre la estrella y nosotros absorben una parte muy pequeña de la luz de una manera característica, en una frecuencia específica, lo que nos permite no sólo identificar su presencia, sino también decir de qué metal se trata y cuán abundante es”, continúa.
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— arXiver (@arXiver) September 9, 2021
Durante 25 horas, el equipo de científicos observó la atmósfera de 25 estrellas utilizando el ‘Hubble’ y el Very Large Telescope (VLT) de Chile. El problema es que el polvo no puede contarse con estos espectrógrafos, aunque contenga metales. Por ello, el equipo de Annalisa De Cia ha desarrollado una nueva técnica de observación.
“Se trata de tener en cuenta la composición total del gas y del polvo observando simultáneamente varios elementos como el hierro, el zinc, el titanio, el silicio y el oxígeno –explica la investigadora de Ginebra–. Entonces podemos rastrear la cantidad de metales presentes en el polvo y sumarla a la ya cuantificada por las observaciones anteriores para obtener el total”.
Gracias a esta doble técnica de observación, los astrónomos han descubierto que no sólo el entorno de la Vía Láctea no es homogéneo, sino que algunas de las zonas estudiadas alcanzan sólo el 10% de la metalicidad solar.
“Este descubrimiento juega un papel clave en el diseño de modelos teóricos sobre la formación y evolución de las galaxias –destaca Jens-Kristian Krogager, investigador del Departamento de Astronomía de la UNIGE–. A partir de ahora, tendremos que refinar las simulaciones aumentando la resolución, para poder incluir estos cambios de metalicidad en diferentes lugares de la Vía Láctea”.
Estos resultados tienen un fuerte impacto en nuestra comprensión de la evolución de las galaxias y de la nuestra en particular, añaden los investigadores. En efecto, los metales desempeñan un papel fundamental en la formación de estrellas, polvo cósmico, moléculas y planetas. Y ahora sabemos que hoy en día podrían formarse nuevas estrellas y planetas a partir de gases con composiciones muy diferentes.
Chemical elements in the interstellar medium are fundamental for the formation and evolution of galaxies, stars, cosmic dust, molecules, planets.
Image credit: Dr. Mark Garlick @spaceboffin
Thanks for making this cool image!— Annalisa De Cia (@AnnalisaDeCia) September 8, 2021
