Nuestra Vía Láctea puede ser más gruesa y grumosa, pero menos articulada

Se sabe desde hace mucho tiempo que nuestra Vía Láctea es una galaxia espiral, con la forma de un huevo frito con una protuberancia central bulbosa y un disco de estrellas delgado y plano. Durante décadas, los astrónomos han luchado por mapear el disco de la Vía Láctea y sus brazos espirales asociados. Como dice el viejo refrán, no puedes ver el bosque por los árboles, y si estás en medio del bosque, ¿cómo puedes trazar un mapa de sus arboledas sin una vista de pájaro?

En un mapa de la Vía Láctea, el brazo espiral vecino justo más allá del Sol se conoce como el brazo de Perseo. Los astrónomos crearon este mapa midiendo las ubicaciones de las fuentes de radio naturales conocidas como máseres (puntos rosados en las extracciones a la derecha) y nubes de polvo (puntos azules). En la parte superior derecha, una región sombreada muestra la forma que se creía anteriormente del brazo de Perseo, demarcado por una combinación de máseres y nubes de polvo. Nuevas mediciones (centro a la derecha) muestran que algunas de estas nubes de polvo están mucho más cerca o más lejos del Sol de lo que se pensaba originalmente. Como resultado, el brazo de Perseo puede ser mucho más grumoso y menos definido (abajo a la derecha). Créditos: CIENCIA: Joshua Peek (STScI), ILUSTRACIÓN: Robert L. Hurt (Caltech, IPAC), Leah Hustak (STScI)

Trabajos anteriores han sugerido que la Vía Láctea es lo que se conoce como una espiral de "gran diseño", con brazos espirales largos, estrechos y bien definidos. Sin embargo, una nueva investigación encuentra que al menos una parte de la Vía Láctea exterior (más allá de la ubicación del Sol) es mucho más grumosa y caótica.

“Durante mucho tiempo hemos tenido una imagen de la galaxia en nuestras mentes, basada en una combinación de mediciones e inferencias”, dijo Josh Peek del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial (STScI) en Baltimore, Maryland. “Este trabajo pone en tela de juicio esa imagen. No vemos evidencia de que las piezas que hemos estado conectando estén realmente conectadas ".

Las distancias son clave

Al mapear nuestra galaxia, el mayor desafío es encontrar la distancia a cualquier estrella, cúmulo de estrellas o cúmulo de gas. El estándar de oro es utilizar mediciones de paralaje de fuentes de radio naturales llamadas máseres, algunas de las cuales se encuentran en regiones de formación de estrellas de gran masa. Sin embargo, esta técnica inevitablemente deja lagunas.

Para llenar esos vacíos, los astrónomos pasan de examinar regiones de formación de estrellas a nubes de gas y, más específicamente, los movimientos de esas nubes de gas. En una situación ideal, el movimiento de la línea de visión que medimos para una nube de gas está directamente relacionado con su distancia debido a la rotación general de la Vía Láctea. Como resultado, midiendo las velocidades de los gases, podemos determinar las distancias y, por lo tanto, la estructura subyacente de la galaxia.

La pregunta entonces es, ¿qué pasa con una situación no ideal? Si bien el movimiento de cualquier nube de gas podría estar dominado por su rotación alrededor del centro galáctico, indudablemente también tiene algunos movimientos adicionales más aleatorios. ¿Pueden esos movimientos adicionales alterar nuestros mapas?

Grueso y grumoso

Para investigar esta pregunta, Peek y sus colegas examinaron no el gas, sino el polvo. En general, dentro de nuestra galaxia, el gas y el polvo están estrechamente asociados, por lo que si puede mapear uno, también mapeará el otro.

Se pueden crear mapas de polvo en 3D examinando los colores de grandes colecciones de estrellas esparcidas por el cielo. Cuanto más polvo haya entre la estrella y nuestro telescopio, más roja aparecerá la estrella en comparación con su color natural.

Peek y su equipo examinaron una región del espacio conocida como el brazo espiral de Perseo, que está más allá de nuestro Sol en el disco de la Vía Láctea. Compararon las distancias medidas a través del enrojecimiento del polvo con las determinadas por la relación de velocidad. Descubrieron que muchas de las nubes, de hecho, no se encuentran a la distancia del brazo de Perseo, sino que se extienden a lo largo de una distancia de unos 10.000 años luz.

“Después de todo, no tenemos brazos espirales largos y delgados, al menos en esta sección de la galaxia. Hay trozos y bultos que no se parecen a nada ", explicó Peek. "Es una buena posibilidad que el disco exterior de la Vía Láctea se parezca a la cercana galaxia Messier 83, con brazos más cortos y recortados".

Apodado el Molinillo del Sur, Messier 83 (o NGC 5236) es una impresionante galaxia espiral situada a unos 15 millones de años luz de distancia en la constelación meridional de Hydra. Sus brazos espirales están alineados con líneas oscuras de polvo y salpicados de nubes rojizas de gas hidrógeno que forman estrellas. Una de las imágenes más profundas jamás tomadas del Southern Pinwheel (combinando más de 11 horas de tiempo de exposición), esta vista fue capturada con la Dark Energy Camera (DECam), que fue construida por el Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) y está montada en el Telescopio Víctor M. Blanco de 4 metros del Observatorio Interamericano Cerro Tololo (CTIO), un programa del NOIRLab de NSF. Numerosas galaxias de fondo, que se encuentran mucho más lejos que Messier 83, aparecen alrededor de los bordes de la imagen. Créditos: CTIO / NOIRLab / DOE / NSF / AURA, Agradecimiento: M. Soraisam (Universidad de Illinois). Procesamiento de imágenes: Travis Rector (Universidad de Alaska Anchorage), Mahdi Zamani & Davide de Martin

Revisando nuestro mapa

Si bien esta última investigación se centró en la Vía Láctea exterior, la compañera del Hubble, Catherine Zucker, miembro del equipo de Peek en STScI, planea extender ese trabajo a la Vía Láctea interior. La región interior de la órbita del Sol es donde residen los brazos espirales que están formando estrellas más activamente.

Zucker planea crear mapas de polvo en 3D utilizando estudios infrarrojos a gran escala existentes para medir el enrojecimiento de entre 1 y 2 mil millones de estrellas. Al vincular esos nuevos mapas de polvo con los estudios de velocidad del gas existentes, los astrónomos pueden refinar nuestro mapa de la Vía Láctea interior tanto como ya lo han hecho con la galaxia exterior.

“Los esfuerzos anteriores de mapeo de polvo en 3D se han basado en gran medida en datos en longitudes de onda visibles para el ojo humano. Nadie ha utilizado datos de infrarrojos profundos para crear un mapa de polvo en 3D ”, dijo Zucker. "Podemos encontrar que esta región, como el brazo de Perseo, es más caótica y menos definida".

Incluso más conocimientos pueden provenir del próximo telescopio espacial Nancy Grace Roman y del observatorio Vera Rubin. El Telescopio Espacial Roman tendrá la capacidad de mapear todo el plano galáctico en unos pocos cientos de horas. Además, sus mediciones infrarrojas cortarán el polvo.

“Pudimos ver claramente el otro lado de la galaxia por primera vez. Si se selecciona una encuesta como esta para Roman, sería asombroso ”, dijo Peek.

Rubin, por otro lado, podrá realizar observaciones profundas de objetos débiles en una variedad de longitudes de onda ópticas. Al combinar la vista infrarroja del cielo de Roman con los datos ópticos profundos de múltiples longitudes de onda de Rubin, finalmente podemos mapear nuestro propio "bosque" cósmico.

Este trabajo está aceptado para su publicación en The Astrophysical Journal.

El telescopio espacial Hubble flotando libremente en el espacio. Crédito: ESA/NASA & Hubble.

El Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial está expandiendo las fronteras de la astronomía espacial al albergar el centro de operaciones científicas del Telescopio Espacial Hubble, los centros de operaciones científicas y de misión para el Telescopio Espacial James Webb y el centro de operaciones científicas para el Telescopio Espacial Nancy Grace Roman. STScI también alberga el Archivo Barbara A. Mikulski para Telescopios Espaciales (MAST), que es un proyecto financiado por la NASA para apoyar y proporcionar a la comunidad astronómica una variedad de archivos de datos astronómicos, y es el repositorio de datos para Hubble, Webb, Roman, Misiones Kepler, K2, TESS y más. STScI es operado para la NASA por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía en Washington, D.C.

Contacto con los medios:

Christine Pulliam

Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, Baltimore, Maryland

Enlaces relacionados:

Artículo científico: El artículo científico de J. Peek et al., PDF (9,64 MB)

• Publicado en HubbleSite el 16 de diciembre del 2021, enlace publicación.