12 de diciembre de 2007

La galaxia tiene un doble halo

Imagen: SDSS-II/M. Chiba (Tohoku U.)

Usando 20000 estrellas observadas por el Sloan Digital Sky Survey (SDSS-II), un equipo internacional de astrónomos ha descubierto que la parte externa de la Vía Láctea es una mezcla de dos componentes distintas rotando en direcciones opuestas.

"Examinando los movimientos y composiciones químicas de las estrellas, podemos ver que los interno y externo son bastante diferentes y que probablemente se formaron de diferente manera y en distinto momento", explicó Daniela Carollo, una investigadora en el Observatorio de Torino, Italia y la Universidad Nacional de Australia.

"Dos componentes estelares en el halo de la Vía Láctea", la publicación que describe el descubrimiento, aparece en la edición del 13 de diciembre de 2007 de la revista Nature. Adicionalmente a Carollo, la autora principal, los investigadores principales del equipo Timothy C. Beers de la Universidad Estatal de Michigan, John E. Norris de la Universidad Nacional de Australia y Masashi Chiba de la Universidad Tohoku de Japón.

"Aunque una vez fue considerada una estructura única, un análisis de las 20000 estrellas del SDSS-II muestra que el halo es claramente divisible en dos, con componentes superpuestos ampliamente", explico Beers. "El descubrimiento nos entrega una imagen mucho más clara de la formación de los primeros objetos en nuestra galaxia y en todo el Universo".

El descubrimiento tardó un año. Beers explicó que Carollo llegó a la Universidad Estatal de Michigan en 2006 para llevar a cabo una comparación directa entre las medidas del SDSS-II y los datos del modelo estándar de formación de galaxias. "Pero mientras mirábamos los datos de velocidad y composición química del halo más de cerca, la evidencia de distintos halos interno y externo se volvió inequívoca".

Para tener un sentido de una dimensión - velocidad de rotación - examinen nuestro sol. Éste es una parte de un disco de estrellas orbitando alrededor del centro de la galaxia a unos impresionantes 800000 km/h. El halo interior, ubicado fuera del disco, rota en la misma dirección, pero más lentamente, a 80000 km/h. El halo exterior, el más remoto de estos componentes, gira en la dirección opuesta a cerca de 160000 km/h.

La diferencia en composición química abre otra puerta al descubrimiento del nacimiento de la galaxia. De acuerdo con Carollo, las estrellas del halo interno contienen tres veces más átomos pesados - como hierro y calcio - que las estrellas del halo externo. Estos átomos pesados fueron forjados en estrellas masivas de formación temprana y expulsados durante la muerte de las estrellas - una explosión de supernova. Las estrellas que se formaron después, como las observadas en este estudio, lo hicieron del gas que registró la composición de todas las generaciones de estrellas que las precedieron.

"Los halos interno y externo pasan cerca del sol mientras se mueven por la galaxia", explicó Carollo. "Medir tanto su movimiento como su composición nos permite separarlos en estas familias de halos".

"Daniela, Tim y el resto de su equipo, probaron sin lugar a dudas que el halo de la Vía Láctea no se ensambló todo a la vez en los primeros momentos", dijo Jason Tumlinson de la Universidad de Yale. "Los astrónomos han sospechado por cerca de 30 años que las partes externas de la Vía Láctea fueron ensambladas con el correr del tiempo por muchos pedazos de protogalaxias pequeñas. Ahora el equipo del SDSS-II mostró que esto es cierto aun en las partes internas de la galaxia, y lo hicieron con una muestra de estrellas lo suficientemente grande para desvanecer las dudas".

Tumlinson, un teórico de formación galáctica que no fue parte del equipo del descubrimiento, dijo que posiblemente las estrellas del halo exterior estén entre las partes más viejas de la Vía Láctea. "Hablando como un teórico que trata de construir modelos de computadora de la construcción de la Vía Láctea, encuentro este resultado inspirador en su poder estadístico, así como también frustrante a la vez porque aun estamos revolviendo para construir modelos con suficiente detalle para explicar adecuadamente las observaciones".

¿Que significa todo esto? Chiba y el equipo creen que el halo interior se formó primero de la colisión de galaxias más pequeñas pero masivas que rotaban con la galaxia. El halo exterior se formo después con pequeñas galaxias que orbitaban la Vía Láctea en dirección opuesta. Éstas fueron destruidas por las fuerzas gravitacionales de la Vía Láctea, dispersando sus estrellas en el halo. "Todavía tenemos mucho por comprender", admitió Chiba.

Beers y Norris pasaron años buscando las estrellas más primitivas químicamente en la galaxia. Sus átomos pesados pueden provenir de un puñado de supernovas tempranas, por lo tanto sus patrones de elementos químicos proveen pistas arqueológicas de las propiedades de las estrellas que se formaron en los primeros mil millones de años luego del Big Bang.

Estos fósiles del Universo temprano son extremadamente raros, explicó Norris, así que encontrarlos se mantiene como un clásico problema de una aguja en un pajar. La identificación de un halo exterior químicamente distinto nos da una mejor forma de buscar en el pajar.

Más datos están en camino. El Sloan Extension for Galactic Understanding and Exploration (SEGUE) está a más de mitad de camino de su meta de medir el movimiento y composición de 250000 estrellas. "Con 10 veces más estrellas", dijo Beers, "habrá más sorpresas por venir".

(lt) (mg)

Más información en:
http://www.sdss.org/