Los astrónomos encuentran una "ruptura" en uno de los brazos espirales de la Vía Láctea
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 descubierto una característica no reconocida previamente de nuestra galaxia, la Vía Láctea: un contingente de estrellas jóvenes y nubes de gas formadoras de estrellas sobresale de uno de los brazos espirales de la Vía Láctea como una astilla que sobresale de una tabla de madera. Con una extensión de unos 3.000 años luz, esta es la primera estructura importante identificada con una orientación tan dramáticamente diferente a la del brazo.
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| Un contingente de estrellas jóvenes y nubes de gas formadoras de estrellas sobresale de uno de los brazos espirales de la Vía Láctea como una astilla que sobresale de una tabla de madera. Con una extensión de unos 3.000 años luz, esta es la primera estructura importante identificada con una orientación tan dramáticamente diferente en relación con el brazo. La imagen de fondo muestra la ubicación de la astilla en la Vía Láctea. La región amarilla en el centro de la imagen es el centro brillante y abarrotado de la galaxia. Los brazos de la galaxia giran en espiral alrededor del centro y están llenos de estrellas y nubes de gas y polvo formadoras de estrellas. El recuadro (Figura 1) proporciona una vista más cercana de la estructura, así como su tamaño y distancia del Sol. También se notan los brazos espirales cercanos. Las formas de las estrellas indican una región de formación de estrellas que puede contener desde docenas hasta miles de estrellas. (Entre estos se encuentran la Nebulosa Águila, la Nebulosa Omega, la Nebulosa Trífida y la Nebulosa Laguna). Estas estrellas y regiones de formación estelar se mueven juntas por el espacio, aproximadamente a la misma velocidad y en la misma dirección. Una propiedad clave de los brazos espirales es la fuerza con la que se enrollan alrededor de una galaxia. Esta característica se mide por el ángulo de inclinación del brazo. Un círculo tiene un ángulo de inclinación de 0 grados; a medida que la espiral se abre más, el ángulo de inclinación aumenta. La mayoría de los modelos de la Vía Láctea sugieren que el brazo de Sagitario forma una espiral que tiene un ángulo de inclinación de aproximadamente 12 grados, pero la estructura que sobresale tiene un ángulo de inclinación 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 nuestra Vía Láctea también están salpicados de estas estructuras o si son relativamente lisos. Crédito: NASA / JPL-Caltech / R. Herido (IPAC) |
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 natal 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 tantas cosas en tu camino?
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 forman. Spitzer detecta luz infrarroja que puede penetrar esas nubes, mientras que la luz visible (la clase de luz que pueden ver los ojos humanos) está bloqueada.
Se cree que las estrellas y nebulosas jóvenes 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 la última publicación de datos de la misión Gaia de la ESA (Agencia Espacial Europea) para medir la precisión 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 en la misma dirección a través del espacio.
"Una propiedad clave de los brazos espirales es la fuerza con que se enrollan 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 inclinación de 0 grados y, a medida que la espiral se abre más, el ángulo de inclinación aumenta. "La mayoría de los modelos de la Vía Láctea sugieren que el brazo de Sagitario forma una espiral que tiene un ángulo de inclinación de aproximadamente 12 grados, pero la estructura que examinamos realmente se destaca en un ángulo de casi 60 grados".
Estructuras similares, a veces llamadas espolones o plumas, se encuentran comúnmente sobresaliendo de los brazos de otras galaxias espirales. Durante décadas, los científicos se han preguntado si los brazos espirales de nuestra Vía Láctea también están salpicados de estas estructuras o si son relativamente lisos.
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| Un contingente de estrellas jóvenes y nubes de gas formadoras de estrellas sobresale de uno de los brazos espirales de la Vía Láctea como una astilla que sobresale de una tabla de madera. Con una extensión de unos 3.000 años luz, esta es la primera estructura importante identificada con una orientación tan dramáticamente diferente en relación con el brazo. Este diagrama muestra la estructura, así como su tamaño y distancia del Sol. También se notan los brazos espirales cercanos. Las formas de las estrellas indican una región de formación de estrellas que puede contener desde docenas hasta miles de estrellas. (Entre estos se encuentran la Nebulosa Águila, la Nebulosa Omega, la Nebulosa Trífida y la Nebulosa Laguna). Estas estrellas y regiones de formación estelar se mueven juntas por el espacio, aproximadamente a la misma velocidad y en la misma dirección. Una propiedad clave de los brazos espirales es la fuerza con la que se enrollan alrededor de una galaxia. Esta característica se mide por el ángulo de inclinación del brazo. Un círculo tiene un ángulo de inclinación de 0 grados; a medida que la espiral se abre más, el ángulo de inclinación aumenta. La mayoría de los modelos de la Vía Láctea sugieren que el brazo de Sagitario forma una espiral que tiene un ángulo de inclinación de aproximadamente 12 grados, pero la estructura que sobresale tiene un ángulo de inclinación 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 nuestra Vía Láctea también están salpicados de estas estructuras o si son relativamente lisos. Crédito: NASA / JPL-Caltech / M. Kuhn (Caltech) |
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 tomó medidas aproximadas de la distancia a algunas de las estrellas en 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.
"Las distancias se encuentran entre las cosas más difíciles de medir en astronomía", dijo el coautor Alberto Krone-Martins, astrofísico y profesor de informática en la Universidad de California, Irvine y miembro del Consorcio de Análisis y Procesamiento de Datos de Gaia (DPAC). . "Son solo las mediciones de distancia directas y recientes de Gaia las que hacen que la geometría de esta nueva estructura sea tan evidente".
En el nuevo estudio, los investigadores también se basaron en un catálogo de más de cien mil estrellas recién nacidas descubiertas por Spitzer en un estudio de la galaxia llamado Galactic Legacy Infrared Mid-Plane Survey Extraordinaire (GLIMPSE).
"Cuando reunimos los datos de Gaia y Spitzer y finalmente vemos este mapa tridimensional detallado, podemos ver que hay bastante complejidad en esta región que no había sido evidente antes", 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 de manera única por las 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 acerca de la estructura a gran escala de la Vía Láctea, y debemos mirar los detalles si queremos comprender ese panorama más amplio", dijo uno de los coautores del artículo, Robert. Benjamin, astrofísico de la Universidad de Wisconsin-Whitewater e investigador principal de la encuesta GLIMPSE. "Esta estructura es una pequeña parte de la Vía Láctea, pero podría decirnos algo significativo sobre la Galaxia en su conjunto".
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| Estas cuatro nebulosas (nubes de gas y polvo formadoras de estrellas) son 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 tomó medidas aproximadas de la distancia a algunas de las estrellas en 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. En un nuevo estudio, los astrónomos han demostrado que estas nebulosas son parte de una subestructura dentro del brazo que tiene un ángulo diferente al resto del brazo. Una propiedad clave de los brazos espirales es la fuerza con la que se enrollan alrededor de una galaxia. Esta característica se mide por el ángulo de inclinación del brazo. Un círculo tiene un ángulo de inclinación de 0 grados y, a medida que la espiral se abre más, el ángulo de inclinación aumenta. La mayoría de los modelos de la Vía Láctea sugieren que el brazo de Sagitario forma una espiral que tiene un ángulo de inclinación de aproximadamente 12 grados, pero la estructura que sobresale tiene un ángulo de inclinación 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 nuestra Vía Láctea también están salpicados de estas estructuras o si son relativamente lisos. Crédito: NASA / JPL-Caltech |
Más sobre la misión
El equipo de operaciones de la nave espacial Gaia trabaja desde el Centro Europeo de Operaciones Espaciales (ESOC) en Alemania, mientras que las operaciones científicas se realizan en el Centro Europeo de Astronomía Espacial (ESAC) en España. Un consorcio de más de 400 científicos e ingenieros es responsable del procesamiento de los datos.
Puede encontrar más información sobre las publicaciones de datos de Gaia aquí:
https://www.cosmos.esa.int/web/gaia/release
Para obtener más información sobre Gaia, visite:
https://www.cosmos.esa.int/web/gaia
https://archives.esac.esa.int/gaia
El Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, una división de Caltech, gestionó las operaciones de la misión Spitzer para la Dirección de Misiones Científicas de la NASA en Washington. Las operaciones científicas se llevaron a cabo en el Centro de Ciencias Spitzer en IPAC en Caltech. Las operaciones de la nave espacial se basaron en Lockheed Martin Space en Littleton, Colorado. El archivo de datos de Spitzer se encuentra en el Archivo de Ciencia Infrarroja en IPAC en Caltech en Pasadena, California.
Contacto con los medios de comunicación
Calla Cofield
Laboratorio de propulsión a chorro, Pasadena, California.
• Publicado en Spitzer el 17 de agosto del 2021, enlace publicación.
