GAIA apunta al pasado turbulento de nuestra galaxia.

Nuestra galaxia la Vía Láctea.
La impresión del artista muestra una perturbación en las velocidades de las estrellas en nuestra Galaxia, la Vía Láctea, que fue revelada por la misión de mapeo estelar de la ESA, Gaia. Los científicos que analizan los datos del segundo lanzamiento de Gaia han demostrado que nuestra Vía Láctea aún soporta los efectos de una colisión cercana que hace que millones de estrellas se muevan como ondas en un estanque. El encuentro cercano probablemente tuvo lugar en algún momento en los últimos 300-900 millones de años, y el culpable podría ser la galaxia enana Sagittarius, una pequeña galaxia que contiene unas pocas decenas de millones de estrellas que está actualmente en el proceso de ser canibalizada por la Vía Láctea . Fue descubierto debido al patrón de movimiento que le ha dado a las estrellas en el disco de la Vía Láctea, uno de los principales componentes de nuestra galaxia.
Copyright ESA, CC BY-SA 3.0 IGO.

Gaia, la misión de cartografía estelar de la ESA, ha mostrado que la Vía Láctea aún sufre los efectos de una cuasi colisión que puso en movimiento a millones de estrellas como si fueran ondas en un estanque.

Es probable que este encuentro cercano se produjera en algún momento entre los últimos trescientos y novecientos millones de años. Fue descubierto gracias al patrón de movimiento que provocó en las estrellas del disco de la Vía Láctea, uno de los principales componentes de nuestra Galaxia.

Este descubrimiento se debe a que Gaia no solo calcula con precisión las posiciones de más de mil millones de estrellas, también mide sus velocidades en el plano del firmamento. Además, para un subconjunto de varios millones de estrellas, Gaia ofrece una estimación de sus todas sus velocidades tridimensionales, junto con un estudio del movimiento estelar empleando una combinación de posición y velocidad, lo que se conoce como “espacio de fase”.

En el espacio de fase, los movimientos estelares revelaron un patrón interesante y totalmente inesperado al cotejar las posiciones con las velocidades. Teresa Antoja, de la Universidad de Barcelona, ha dirigido la investigación y cuando vio por primera vez los resultados en el ordenador no se lo podía creer.

Una de las formas le llamó especialmente la atención. Se trataba de un patrón en el gráfico con forma de caracol que mostraba la altitud de las estrellas por encima y por debajo del plano de la Galaxia según su velocidad en la misma dirección. Era algo que no había visto nunca.

El satélite Gaia de la ESA es un telescopio espacial diseñado para medir las posiciones
de miles de millones de estrellas con una precisión sin precedentes. Gaia se lanzó
el 19 de diciembre de 2013 y se encuentra en el punto L2 Lagrange, la misma ubicación
que tendrá el próximo telescopio espacial NASA / ESA / CSA James Webb.
Crédito: ESA / ATG medialab.
“Al principio, las figuras nos resultaron muy extrañas —reconoce Teresa—. Me sorprendió, así que pensé que podía haber un problema con los datos, porque las formas eran muy claras”.

No obstante, distintos equipos del Consorcio para el Procesamiento y Análisis de Datos de Gaia de toda Europa habían sometido los datos a múltiples pruebas de validación antes de publicarlos. Además, Teresa y sus colaboradores habían llevado a cabo numerosos tests en los datos en busca de errores que pudieran provocar ese tipo de figuras. Y, por muchas comprobaciones que hicieron, la única conclusión era que esas formas realmente existen.

El motivo de que no lo hubieran visto hasta entonces era que la calidad de los datos de Gaia supone un enorme avance respecto a los catálogos anteriores.

“De repente era como si nos hubiéramos puestos unas gafas con la graduación adecuada y viéramos todas las cosas que hasta entonces no habíamos podido ver”, explica Teresa.

Una vez confirmado que se trataba de una estructura real, llegó el momento de investigar a qué se debía.

“En cierta medida era como cuando se tira una piedra a un estanque y el agua se desplaza en forma de ondas”.

A diferencia de las moléculas de agua, que vuelven a su estado de reposo, las estrellas conservan una “memoria” de la perturbación. Y esta memoria se encuentra en sus movimientos. Al cabo de algún tiempo, aunque estas ondas ya no se pueden ver fácilmente en la distribución de las estrellas, si miramos sus velocidades, vemos que siguen ahí.

Los investigadores consultaron estudios anteriores que habían investigado esta “mezcla de fases” en otros escenarios astrofísicos y situaciones de la física cuántica. Aunque nadie había investigado este fenómeno en el disco de la Galaxia, estas estructuras recordaban claramente a las otras.

“Me parece increíble que hayamos podido ver esta forma de espiral. Es exactamente como aparece en los libros”, admite Amina Helmi, de la Universidad de Groningen (Países Bajos), colaboradora del proyecto y segunda autora del artículo.

Patrón de concha de caracol en la velocidad de las estrellas.
Gráfico de velocidad de las estrellas.

Este gráfico muestra la altitud de las estrellas en nuestra Galaxia por encima o por debajo del plano de la Vía Láctea en contra de su velocidad en la misma dirección, basándose en una simulación de una colisión cercana que hace que millones de estrellas se muevan como ondas en un estanque.

La forma de concha de caracol del patrón reproduce una característica que se vio por primera vez en el movimiento de las estrellas en el disco de la Vía Láctea usando datos del segundo lanzamiento de la misión Gaia de la ESA, e interpretada como una huella de un encuentro galáctico.

El encuentro cercano revelado por los datos de Gaia probablemente tuvo lugar en algún momento en los últimos 300-900 millones de años, y el culpable podría ser la galaxia enana Sagittarius, una pequeña galaxia que contiene unas pocas decenas de millones de estrellas que actualmente está en proceso de ser canibalizado por la Vía Láctea.

Derechos de autor:
T. Antoja et al. 2018

Así que la pregunta era: ¿qué había “golpeado” a la Vía Láctea para provocar este comportamiento en las estrellas? Sabemos que nuestra Galaxia es caníbal. Crece alimentándose de galaxias y cúmulos estelares menores que se mezclan con el resto de la Galaxia. Pero no parecía que ese fuera el caso aquí.

Entonces, Amina recordó su propia investigación y otras sobre la galaxia enana Sagittarius. Contiene varias decenas de millones de estrellas y está siendo canibalizada por la Vía Láctea. La última vez que pasó junto a nuestra Galaxia no le dio de lleno, sino que apenas la rozó. Esto habría bastado para que su gravedad perturbara a algunas estrellas de nuestra Galaxia, como cuando cae una piedra en el agua.

El factor decisivo fue que se calcula que el último encuentro cercano de Sagittarius con la Vía Láctea se produjo entre doscientos y mil millones de años atrás, lo que coincide casi exactamente con lo que Teresa y sus colegas calcularon como el origen de su patrón en espiral.

La galaxia enana Sagittarius en la vista de cielo de Gaia. La galaxia enana Sagittarius, un pequeño satélite de la Vía Láctea que deja atrás una corriente de estrellas como efecto del tirón gravitacional de nuestra Galaxia, es visible como una característica alargada debajo del centro galáctico y apuntando hacia abajo en el cielo Mapa de la densidad de estrellas observada por la misión Gaia de la ESA entre julio de 2014 y mayo de 2016. Científicos que analizan datos del segundo lanzamiento de Gaia han demostrado que nuestra Vía Láctea aún soporta los efectos de una colisión cercana que hace que millones de estrellas se muevan como ondas en un estanque. El encuentro cercano probablemente tuvo lugar en algún momento en los últimos 300-900 millones de años, y el culpable podría ser la galaxia enana Sagittarius. Copyright ESA / Gaia / DPAC.

De todas formas, hasta ahora la asociación de la figura en espiral con la galaxia enana Sagittarius se basa en modelos informáticos y análisis simples. El siguiente paso es estudiar a fondo el fenómeno para conocer mejor la Vía Láctea.

Los científicos tienen previsto investigar este encuentro galáctico, así como la distribución de materia en la Vía Láctea empleando los datos contenidos en esta forma de caracol. Y una cosa es cierta: tienen muchísimo trabajo por delante.

“El descubrimiento fue sencillo; las interpretaciones, no tanto. Y tardaremos años en comprender del todo su significado e implicaciones”, señala Amina.

Gaia es una de las misiones clave de la ESA y se diseñó principalmente para investigar el origen, la evolución y la estructura de la Vía Láctea. En abril se publicó el segundo lanzamiento de datos, que es el que ha hecho posible este descubrimiento.

“Es exactamente el tipo de descubrimiento que esperábamos que facilitaran los datos de Gaia”, constata Timo Prusti, científico del proyecto Gaia de la ESA.

“La Vía Láctea tienen una historia muy rica y ahora estamos empezando a desentrañarla”.

Nota para los editores

El artículo “A dynamically young and perturbed Milky Way disk” de T. Antoja et al. (2018) está publicado en Nature. DOI : 10.1038/s41586-018-0510-7

Para más información:
Teresa Antoja
Universitat de Barcelona
Spain

Amina Helmi
Kapteyn Astronomical Institute
University of Groningen
The Netherlands

Timo Prusti
Gaia Project Scientist
European Space Agency

Markus Bauer
ESA Science Communication Officer
Tel: +31 71 565 6799
Mob: +31 61 594 3 954

• Publicado en ESA España el 19 de septiembre del 2.018, enlace artículo.