29 de mayo de 2008

Astrónomos realizan un mapa de los metales en millones de estrellas de la Vía Láctea

Imagen: SDSS Collaboration, Zeljko Ivezic, U. Washington

Un equipo internacional de astrónomos del Estudio Digital del Cielo Sloan (SDSS-II) dio a conocer el más completo y detallado mapa de la composición química de más de 2,5 millones de estrellas en la Vía Láctea.

Los anteriores mapas de la composición química se basaban en muestras con mucha menor cantidad de estrellas y no iban tan lejos cuanto las distancias investigadas por el SDSS-II - una región se extiende desde cerca del Sol a unos 30000 años luz de distancia. "Estudios anteriores del cielo que incluían gran cantidad de estrellas no eran lo suficientemente precisos para medir su composición química", explicó el líder del estudio Zeljko Ivezic, astrónomo de la Universidad de Washington.

"Con el nuevo mapa del SDSS, los astrónomos pueden comenzar a abordar muchos misterios no resueltos acerca del nacimiento y crecimiento de la Vía Láctea", dice Ivezic.

La construcción y las primeras implicaciones del mapa se describen en un trabajo titulado "The Milky Way Tomography with SDSS: II. Stellar Metallicity", programado para aparecer en el número del 1 de agosto de 2008 de The Astrophysical Journal.

Los astrónomos utilizan el término "metales" para describir todos los elementos más pesados que el hidrógeno y el helio, entre ellos el oxígeno que respiramos, el calcio de nuestros huesos y el hierro en nuestra sangre. Aunque el hidrógeno, el helio y trazas de litio se crearon al principio del Universo, durante el Big Bang, todos los otros elementos (como el hierro y carbono) se forjaron en los núcleos de las estrellas o durante la muerte explosiva de las estrellas masivas.

Como resultado, las estrellas que se formaron a principios de la historia de la galaxia (unos 13.000 millones de años atrás) se hicieron de un gas que tenía algunos metales creados por las generaciones de estrellas precedentes. Estas estrellas "pobres en metales" proporcionan a los astrónomos de las marcas químicas del origen y la evolución de los elementos. A medida que las generaciones de estrellas se formaron y murieron, devolvieron parte de su material enriquecido en metales al medio interestelar, cuna de las generaciones futuras de estrellas, incluido el Sol.

"Mediante la cartografía de la forma en que el contenido de metales de las estrellas varía a través de la Vía Láctea, los astrónomos pueden descifrar la formación y evolución de las estrellas, al igual que los arqueólogos revelan la historia antigua a partir del estudio de los artefactos humanos", explicó el estudiante graduado Branimir Sesar, la Universidad de Washington, miembro del equipo de investigación.

Para realizar este nuevo mapa de la Galaxia, el equipo del SDSS-II utilizó los colores de millones de estrellas para deducir su contenido de metal - a menudo referido como metalicidad. Para estimar la metalicidad de tantas estrellas a la vez, el equipo comparó los colores de las estrellas con observaciones espectroscópicas para muchas decenas de miles de estas estrellas. Un grupo dirigido por el colaborador del SDSS-II Timothy Beers, de la Universidad Estatal de Michigan, desarrolló métodos para estimar las metalicidades de estas estrellas sobre la base de sus espectros. El color de una estrella es un poco influenciado por la presencia de líneas de absorción, especialmente cuando los elementos químicos absorben la luz en longitudes de onda específicas. Cuando los metales se agotan en las estrellas, como ocurre con las estrellas pobres en metales, la cantidad de luz azul que emite la estrella aumenta ligeramente.

"Cuando comenzamos el estudio de la metalicidad de las estrellas con el SDSS-II, esperábamos medir sólo la composición química de las estrellas con espectros", dijo Beers. "Toma mucho tiempo obtener espectros, por lo que sólo hemos podido obtener estimaciones de metalicidad de varios cientos de miles de estrellas - lo cual es un gran avance en el estatus de este tema - con ayuda de esa técnica. Este nuevo enfoque nos permite multiplicar nuestros esfuerzos en un factor diez, una mejora significativa con resultados impresionantes."

"El mapa de la distribución de metalicidad para varios millones de estrellas revela las diferencias en el contenido de elementos químicos en las poblaciones estelares de nuestra galaxia", explicó Ivezic. "Mediante el uso de imágenes bidimensionales en diferentes colores, creamos un mapa de "tomografía" tridimensional que delimita claramente el disco y el halo, componentes de la Vía Láctea. "

El mapa de metales también muestra aquellas galaxias devoradas por la Vía Láctea - incluidos los fragmentos de la conocida corriente de Monoceros - poseen estrellas con diferente contenido de metal, que el previsto en la posición de la corriente.

Muchas de las características del mapa confirman puntos de vista estándar de la estructura de la Vía Láctea. Pero, Ivezic señaló, los movimientos proyectados medidos para las estrellas pobres en metales parecen estar en contradicción con una vieja hipótesis de construcción de las galaxias: que un antiguo acto de canibalismo galáctico dio lugar al "grueso disco" de las estrellas envolviendo el delgado disco en el que nuestro estrella, el Sol, reside.

Los resultados del SDSS-II también proporcionan una hoja de ruta para el futuro, inclusive para relevamientos más grandes, como los previstos para el Large Synoptic Survey Telescope (LSST) de 8,4 metros. Los mapas del LSST podrían ampliar diez veces más, hasta el borde de la Vía Láctea, midiendo la composición química de cientos de millones de estrellas, mediante la técnica pionera descripta aquí del equipo del SDSS-II.

(jg) (mg)

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