Gaia: La última gran colisión de la Vía Láctea fue sorprendentemente reciente

Nuestra galaxia ha chocado con muchas otras a lo largo de su existencia. El telescopio espacial Gaia de la ESA  revela ahora que el más reciente de estos choques tuvo lugar miles de millones de años después de lo que pensábamos.

La Vía Láctea ha crecido con el tiempo a medida que otras galaxias se han acercado, chocado con nuestra galaxia y la han destrozado y consumido. Cada colisión ha provocado arrugas que todavía recorren distintas familias de estrellas y que afectan a su movimiento y comportamiento en el espacio.

La Vía Láctea ha crecido con el tiempo a medida que otras galaxias chocaron con nuestra galaxia y fueron consumidas por ella. Cada colisión provocó arrugas que aún se extienden a través de diferentes familias de estrellas, afectando su movimiento y comportamiento en el espacio. El telescopio espacial Gaia de la ESA pretende desentrañar la historia de nuestra galaxia estudiando estas arrugas, y una nueva investigación de la misión revela ahora que la más reciente de estas colisiones galácticas tuvo lugar miles de millones de años más tarde de lo que pensábamos. Esta imagen visualiza la Vía Láctea y el "halo" de estrellas que la rodea. La mayoría de las estrellas de la Vía Láctea se encuentran en el disco (como el Sol, por ejemplo), pero las estrellas de colisiones pasadas terminan en el halo, una gran "nube" de estrellas que se extiende hacia afuera en todas direcciones. Estas estrellas de halo han sido realzadas en esta imagen, pero en realidad serían muy tenues en comparación con el disco. El halo parece desordenado y "arrugado" aquí, una señal de que se ha producido una fusión hace relativamente poco tiempo. El nuevo hallazgo de Gaia revela que las arrugas que vemos en la Vía Láctea probablemente fueron causadas por una galaxia enana que chocó con la Vía Láctea hace unos 2.700 millones de años; en otras palabras, una gran parte de la Vía Láctea solo se unió a nosotros en los últimos años. mil millones de años. Las dos galaxias satélite prominentes de nuestra galaxia (las Nubes de Magallanes, Grande y Pequeña), son visibles en la parte inferior derecha. CRÉDITO: Estrellas de Halo: ESA/Gaia/DPAC, T Donlon et al. 2024; Fondo Vía Láctea y Nubes de Magallanes: Stefan Payne-Wardenaar

Uno de los objetivos de Gaia es desentrañar la historia de nuestra galaxia mediante el estudio de estas arrugas, algo que está haciendo señalando las posiciones y los movimientos de más de 100.000 estrellas cercanas a la nuestra, una pequeña fracción de los aproximadamente dos mil millones de fuentes que observa.

“A medida que envejecemos, nos vamos arrugando más, pero nuestro trabajo revela que en el caso de la Vía Láctea sucede lo contrario. Es una especie de Benjamin Button cósmico que se va arrugando menos con el tiempo”, afirma Thomas Donlon, del Instituto Politécnico Rensselaer y la Universidad de Alabama en Huntsville (EE. UU.) y autor principal del nuevo estudio de Gaia. “Al observar cómo se disipan estas arrugas con el tiempo, podemos rastrear cuándo experimentó la Vía Láctea su último gran colapso, y resulta que esto ocurrió miles de millones de años después de lo que pensábamos”.

Estas arrugas galácticas fueron descubiertas por Gaia recién en 2018. Este estudio es el primero en determinar con precisión el momento de la colisión que creó las arrugas, comparando observaciones con simulaciones cosmológicas.

Movimientos extraños

El halo de la Vía Láctea contiene un gran grupo de estrellas con órbitas inusuales, muchas de las cuales se cree que fueron adoptadas por nuestra galaxia durante un evento que los astrónomos llaman la "última gran fusión". Como sugiere el nombre, esta es la última vez que nuestra galaxia experimentó una colisión significativa con otra galaxia, que se propone que fue una galaxia enana masiva que inundó la Vía Láctea con estrellas que pasan muy cerca del centro de nuestra galaxia.

Los científicos habían datado esta fusión entre ocho y once mil millones de años atrás, cuando la Vía Láctea estaba en su infancia, y se la conoce como Gaia-Salchicha-Encelado (GSE). Pero los datos de Gaia, publicados como parte del Data Release 3 del telescopio en 2022, sugieren ahora que otra fusión puede haber dado lugar a las estrellas inusualmente movidas.

“Para que las arrugas de las estrellas sean tan claras como aparecen en los datos de Gaia, deben haberse unido a nosotros hace menos de tres mil millones de años, al menos cinco mil millones de años más tarde de lo que se creía anteriormente”, añade la coautora Heidi Jo Newberg, también del Instituto Politécnico Rensselaer. “Se forman nuevas arrugas de estrellas cada vez que las estrellas oscilan de un lado a otro a través del centro de la Vía Láctea. Si se hubieran unido a nosotros hace ocho mil millones de años, habría tantas arrugas una al lado de la otra que ya no las veríamos como características separadas”.

El hallazgo sugiere que, en lugar de que estas estrellas se originaran de la antigua fusión GSE, deben haber surgido de un evento más reciente denominado Fusión Radial de Virgo, que tuvo lugar hace menos de tres mil millones de años.

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 James Webb NASA/ESA/CSA James Webb. Crédito: ESA / ATG medialab.

Reescribiendo la historia

Hay evidencia de que la fusión de estrellas gigantes se produjo en un momento muy lejano de la historia de la Vía Láctea. Sin embargo, trabajos recientes han puesto en duda si es realmente necesaria una fusión masiva antigua para explicar las propiedades de la Vía Láctea tal como la vemos hoy, y si todas las estrellas asociadas originalmente con la fusión de estrellas gigantes proceden del mismo evento de fusión.

En 2020, Thomas dirigió el estudio que identificó las arrugas de las estrellas en la Vía Láctea y las comparó con simulaciones de diferentes fusiones posibles. “Podemos ver cómo las formas y la cantidad de arrugas cambian con el tiempo utilizando estas fusiones simuladas. Esto nos permite determinar el momento exacto en el que la simulación coincide mejor con lo que vemos en los datos reales de Gaia de la Vía Láctea en la actualidad, un método que también utilizamos en este nuevo estudio”, dice Thomas. “Al hacer esto, descubrimos que las arrugas probablemente fueron causadas por una galaxia enana que colisionó con la Vía Láctea hace unos 2.700 millones de años. Llamamos a este evento Fusión radial de Virgo”.

Desde entonces, Thomas y sus colegas han seguido explorando esta fusión, refinando poco a poco la idea de que muchas de las estrellas y los escombros que se mueven de forma extraña en el halo interior de la Vía Láctea llegaron a nuestra galaxia a partir de una colisión galáctica mucho más reciente que la de la GSE. También han aclarado que las estrellas asociadas originalmente con la GSE pueden haberse originado a partir de múltiples fusiones, algunas antiguas.

“La historia de la Vía Láctea se está reescribiendo constantemente en estos momentos, en gran parte gracias a los nuevos datos de Gaia”, añade Thomas. “Nuestra imagen del pasado de la Vía Láctea ha cambiado drásticamente desde hace una década, y creo que nuestra comprensión de estas fusiones seguirá cambiando rápidamente.

“Este resultado, que una gran parte de la Vía Láctea se unió a nosotros hace apenas unos pocos miles de millones de años, es un gran cambio con respecto a lo que los astrónomos pensaban hasta ahora. Muchos modelos e ideas populares sobre cómo crece la Vía Láctea esperarían que una colisión frontal reciente con una galaxia enana de esta masa fuera muy poco común”.

Es probable que la Fusión Radial de Virgo haya traído consigo una familia de otras galaxias enanas pequeñas y cúmulos estelares, que se habrían unido a la Vía Láctea aproximadamente al mismo tiempo. Las exploraciones futuras revelarán cuáles de estos objetos más pequeños que antes se pensaba que estaban relacionados con una antigua galaxia enana en realidad están relacionados con una Fusión Radial de Virgo más reciente.

Increíble colaboración

Este hallazgo se suma a una serie de resultados de Gaia que están reescribiendo la historia de nuestro hogar cósmico. El telescopio espacial está en una posición privilegiada para explorar la miríada de estrellas de nuestro cielo y ha recopilado un conjunto de datos inigualable de las posiciones, distancias y movimientos de alrededor de 1.500 millones de estrellas hasta la fecha.

“Gaia es una misión enormemente productiva que está transformando nuestra visión del cosmos”, afirma Timo Prusti, científico del proyecto Gaia en la ESA. “Resultados como este son posibles gracias al increíble trabajo en equipo y la colaboración entre un gran número de científicos e ingenieros de toda Europa y el resto del mundo”.

“Este hallazgo mejora lo que sabemos sobre los muchos y complejos eventos que dieron forma a la Vía Láctea, ayudándonos a entender mejor cómo se forman y configuran las galaxias, en particular nuestra galaxia natal”.

Notas para editores

'Los restos de la 'última gran fusión' son dinámicamente jóvenes' de Donlon et al. (2023) se publica en  Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . https://doi.org/10.1093/mnras/stae1264

El estudio utiliza datos de la versión 3 de Gaia: https://www.cosmos.esa.int/web/gaia/dr3

El telescopio espacial Gaia de la ESA  se lanzó el 19 de diciembre de 2013 y lleva observando el cielo desde 2014. En este tiempo, la misión ha cambiado radicalmente nuestra comprensión de la Vía Láctea, desvelando su forma y estructura y revelando cómo las fusiones han afectado a las estrellas que habitan nuestra galaxia. Lea más sobre algunos de los logros clave del telescopio .

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Publicado en ESA el 6 de junio del 2024, enlace publicación.