Los nuevos datos de Gaia nos llevan al anticentro de la Vía Láctea y más allá.

El movimiento de las estrellas en los márgenes de nuestra galaxia da cuenta de cambios significativos en la historia de la Vía Láctea. Este y otros fascinantes hallazgos procedentes de una serie de recientes artículos demuestran la calidad del Tercer Lanzamiento Temprano de Datos (Early third Data Release, o EDR3) de la misión Gaia de la ESA, que se ha hecho público hoy.

El movimiento estelar de Gaia durante los próximos 400 mil años. Las estrellas están en constante movimiento. Para el ojo humano, este movimiento, conocido como movimiento propio, es imperceptible, pero Gaia lo mide con cada vez más precisión. Los rastros en esta imagen muestran cómo 40 000 estrellas, todas ubicadas dentro de los 100 parsecs (326 años luz) del Sistema Solar, se moverán a través del cielo en los próximos 400 mil años. Estos movimientos adecuados se publican como parte de Gaia Early Data Release 3 (Gaia EDR3). Son dos veces más precisos que los movimientos adecuados lanzados en el anterior Gaia DR2. El aumento en la precisión se debe a que Gaia ahora ha medido las estrellas más veces y durante un intervalo de tiempo más largo. Esto representa una mejora importante en Gaia EDR3 con respecto a Gaia DR2. Crédito: ESA / Gaia / DPAC; CC BY-SA 3.0 IGO. Agradecimiento: A. Brown, S. Jordan, T. Roegiers, X. Luri, E. Masana, T. Prusti y A. Moitinho.

Astrónomos del Consorcio para el Procesamiento y Análisis de Datos (DPAC) de Gaia descubrieron indicios del pasado de la Vía Láctea al observar estrellas en la dirección del “anticentro” de la galaxia. Se trata de la dirección diametralmente opuesta al centro de la galaxia en el firmamento. 

Los resultados sobre el anticentro provienen de uno de los cuatro “artículos de demostración” publicados junto a los datos de Gaia. Los demás emplean datos de este catálogo para ofrecer una colosal ampliación del censo de estrellas cercanas, derivar la forma de la órbita del sistema solar alrededor del centro de la galaxia y estudiar las estructuras de dos galaxias cercanas a la Vía Láctea. Estos artículos están concebidos para destacar las mejoras y la calidad de los datos recién publicados.

Novedades del EDR3.

Este tercer lanzamiento temprano de Gaia contiene información detallada sobre más de 1.800 millones de fuentes detectadas por la sonda, lo que supone un incremento de más de 100 millones de fuentes con respecto al segundo lanzamiento de datos (Gaia DR2), publicados en abril de 2018. Gaia EDR3 también contiene información de color de unos 1.500 millones de fuentes, unos 200 millones de fuentes más que en Gaia DR2. Además de incluir más fuentes, también ha mejorado la precisión general y la de las mediciones. 

“Los nuevos datos de Gaia prometen ser un verdadero tesoro para los astrónomos”, señala Jos de Bruijne, científico adjunto del proyecto Gaia de la ESA.

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 Lagrange L2, la misma ubicación que tendrá el próximo Telescopio Espacial James Webb de NASA / ESA / CSA.

Hacia el anticentro galáctico.

Los nuevos datos de Gaia han permitido a los astrónomos hacer un trazado de las distintas poblaciones de estrellas antiguas y más jóvenes hacia las fronteras de nuestra galaxia: el anticentro. Los modelos informáticos predecían que el disco de la Vía Láctea crecería con el tiempo a medida que nacieran nuevas estrellas. Los nuevos datos nos permiten ver los vestigios del disco de 10.000 millones de años de antigüedad para así determinar su menor alcance en comparación con el actual tamaño del disco de la Vía Láctea. 

Los nuevos datos de estas regiones exteriores también consolidan la idea de que en el pasado más reciente de la galaxia se produjo otro evento de gran calado. 

Muestran que en las regiones exteriores del disco hay un componente de estrellas en lento movimiento por encima del plano de nuestra galaxia que descienden hacia el plano, así como un componente de estrellas en rápido movimiento por debajo del plano que ascienden. Este extraordinario patrón no se había anticipado hasta ahora. Podría ser el resultado de una cuasi-colisión entre la Vía Láctea y la galaxia enana Sagitario, que se produjo en el pasado más reciente de nuestra galaxia.

La galaxia enana Sagitario 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, aunque habría bastado para que su gravedad perturbara a algunas estrellas de la Vía Láctea, como cuando cae una piedra en el agua. 

Gracias a los datos de Gaia DR2, miembros del DPAC ya habían detectado una sutil onda en el movimiento de millones de estrellas que sugería los efectos de un encuentro con Sagitario que habría tenido lugar entre 300 y 900 millones de años atrás. Ahora, gracias al EDR3, han desvelado más indicios que apuntan a su potente efecto en el disco estelar de nuestra galaxia. 

“Los patrones de movimiento en las estrellas del disco son diferentes de lo que creíamos”, señala Teresa Antoja, de la Universidad de Barcelona, que ha trabajado en este análisis junto con otros colegas del DPAC. Aunque el papel de la galaxia enana Sagitario aún se debate en ciertos círculos, Teresa afirma que “podría ser una buena candidata para todas estas perturbaciones, como muestran algunas simulaciones de otros autores”.

El color del cielo del Early Data Release 3. Se han utilizado datos de más de 1.800 millones de estrellas para crear este mapa de todo el cielo. Muestra el brillo total y el color de las estrellas observadas por el satélite Gaia de la ESA y publicado como parte del Early Data Release 3 de Gaia (Gaia EDR3). Las regiones más brillantes representan concentraciones más densas de estrellas brillantes, mientras que las regiones más oscuras corresponden a parches del cielo donde se observan menos estrellas y más débiles. El color de la imagen se obtiene combinando la cantidad total de luz con la cantidad de luz azul y roja registrada por Gaia en cada parte del cielo. La brillante estructura horizontal que domina la imagen es el plano de nuestra galaxia, la Vía Láctea. En realidad, es un disco aplanado visto de canto que contiene la mayoría de las estrellas de la galaxia. En el medio de la imagen, el centro galáctico parece brillante y lleno de estrellas. Las regiones más oscuras a lo largo del plano galáctico corresponden a nubes en primer plano de gas y polvo interestelar, que absorben la luz de estrellas más distantes. Muchas de estas nubes esconden viveros estelares donde actualmente están naciendo nuevas generaciones de estrellas. A lo largo de la imagen también hay muchos cúmulos globulares y abiertos, así como galaxias enteras más allá de la nuestra. Los dos objetos brillantes en la parte inferior derecha de la imagen son las Nubes de Magallanes Grandes y Pequeñas, dos galaxias enanas que orbitan la Vía Láctea. Gaia EDR3 se hizo público el 3 de diciembre de 2020 e incluye la posición y el brillo de más de 1.800 millones de estrellas, el paralaje y el movimiento propio de casi 1.500 millones de estrellas y el color de más de 1.500 millones de estrellas. También incluye más de 1,6 millones de fuentes extragalácticas. Una imagen complementaria que muestra el mapa de densidad de las estrellas de Gaia está disponible aquí. La vista de color de todo el cielo de Gaia también está disponible en proyección equirrectangular (adecuada para presentaciones de domo completo) aquí. Crédito: ESA / Gaia / DPAC; CC BY-SA 3.0 IGO. Agradecimiento: A. Moitinho.

Midiendo la órbita del sistema solar.

La historia de la galaxia no es el único resultado de los artículos de demostración del EDR3. Miembros del DPAC de toda Europa han realizado otros trabajos para demostrar la extrema fidelidad de los datos y su potencial único para facilitar descubrimientos científicos ilimitados. 

En un artículo, Gaia ha permitido a los científicos medir la aceleración del sistema solar con respecto al marco en reposo del universo. Empleando los movimientos observados de galaxias extremadamente distantes, se ha medido que la velocidad del sistema solar cambia 0,23 nm/s cada segundo. Debido a esta minúscula aceleración, la trayectoria del sistema solar se desvía cada segundo el diámetro de un átomo, lo que en un año equivaldría a unos 115 km.  La aceleración medida por Gaia concuerda con las expectativas teóricas y ofrece la primera medida de la curvatura de la órbita del sistema solar alrededor de la galaxia en la historia de la astronomía óptica.

Un nuevo censo estelar.

Gaia EDR3 también ha permitido obtener un nuevo censo de estrellas de nuestro vecindario solar. El Catálogo de Estrellas Cercanas de Gaia contiene 331.312 objetos, que se estima que constituyen el 92 % de las estrellas en un radio de 100 parsecs (326 años luz) del Sol. El anterior censo del vecindario solar, conocido como el Catálogo Gliese, se compiló en 1957. Al principio tan solo incluía 915 objetos, pero en 1991 se actualizó hasta abarcar 3.803. También estaba limitado a una distancia de 82 años luz, mientras que el censo de Gaia llega cuatro veces más lejos y contiene mil veces más estrellas. También ofrece mediciones de ubicación, movimiento y brillo que son órdenes de magnitud más precisas que las de los datos antiguos.

Más allá de la Vía Láctea.

Un cuarto artículo de demostración analizó las nubes de Magallanes: dos galaxias que orbitan la Vía Láctea. Tras medir el movimiento de las estrellas de la Gran Nube de Magallanes con precisión inédita, Gaia EDR3 muestra claramente que la galaxia presenta una estructura en espiral. Los datos también resuelven el misterio de un grupo de estrellas atraídas hacia el exterior de la Pequeña Nube de Magallanes y apuntan a unas estructuras nunca vistas hasta ahora en los límites de ambas galaxias.

A las 12:00 CET de hoy, 3 de diciembre, los datos elaborados por los numerosos científicos e ingenieros del Consorcio DPAC de Gaia quedarán a disposición de todo el que desee consultarlos y aprender de ellos. Esta será la primera parte de un lanzamiento doble: el tercer lanzamiento de datos completo (DR3) está previsto para 2022. 

“Gaia EDR3 es el resultado de un esfuerzo gigantesco de todos los implicados en la misión Gaia. Se trata de un conjunto de datos extraordinariamente rico, y estoy deseando conocer los numerosos descubrimientos que los astrónomos de todo el mundo harán gracias a este recurso”, reconoce Timo Prusti, científico del proyecto Gaia de la ESA. “Y esto no ha hecho más que empezar, nos esperan muchos más datos a medida que Gaia siga realizando mediciones en órbita”.

Nuevos detalles de nuestra galaxia, la Vía Láctea, están siendo revelados en el Early Data Release 3 de Gaia. Este video resume los aspectos más destacados, que incluyen un nuevo censo de estrellas en nuestro vecindario cósmico, un estudio de los movimientos de las estrellas en las afueras de nuestra galaxia, detalles de la forma de la órbita del Sistema Solar alrededor del centro de la galaxia, y una investigación de las galaxias satélite cercanas de la Vía Láctea.

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• Publicado en ESA-España el 3 de diciembre del 2020, enlace publicación.