Este sorprendente resultado proviene de un análisis realizado por Maosheng Xiang y Hans-Walter Rix, del Instituto Max-Planck de Astronomía, Heidelberg, en Alemania. Tomaron datos de brillo y posición del conjunto de datos Early Data Release 3 (EDR3) de Gaia y los combinaron con mediciones de las composiciones químicas de las estrellas, los datos del Telescopio Espectroscópico de Fibra Multiobjeto de Área De Cielo Grande de China (LAMOST).
Eligieron observar estrellas subgigantes. En éstas, la energía ha dejado de generarse en el núcleo y se ha movido hacia una cáscara alrededor de éste. La estrella en sí se está transformando en una estrella gigante roja. Debido a que la fase subgigante es una fase evolutiva relativamente breve en la vida de una estrella, permite determinar su edad con gran precisión, pero sigue siendo un cálculo complicado.
¿Qué edad tienen las estrellas?
La edad de una estrella es uno de los parámetros más difíciles de determinar. No se puede medir directamente, pero debe inferirse comparando sus características con modelos informáticos de evolución estelar. Los datos de composición ayudan con esto. El Universo nació casi exclusivamente con hidrógeno y helio. Los otros elementos químicos, conocidos colectivamente como metales para los astrónomos, se fabrican dentro de una estrella y explotan de nuevo en el espacio al final de la vida de ésta, donde pueden incorporarse a la próxima generación de estrellas. Por lo tanto, las más viejas tienen menos metales y se dice que tienen una metalicidad más baja.
Los datos de LAMOST dan la metalicidad. Juntos, el brillo y la metalicidad, permiten a los astrónomos extraer la edad de la estrella de los modelos informáticos. Antes de Gaia, los astrónomos trabajaban rutinariamente con incertidumbres del 20 al 40 por ciento, lo que podría resultar en que las edades determinadas fueran imprecisas en mil millones de años o más.
La publicación de datos EDR3 de Gaia cambia esto. "Con los datos de brillo, podemos determinar la edad de una estrella subgigante a un pequeño porcentaje", asegura Maosheng. Armados con edades precisas para un cuarto de millón de estrellas subgigantes repartidas por toda la galaxia, Maosheng y Hans-Walter comenzaron el análisis.
Anatomía de la Vía Láctea
Nuestra galaxia está hecha de diferentes componentes. En términos generales, éstos se pueden dividir en el halo y el disco. El primero es la región esférica que rodea el disco y, tradicionalmente, se ha pensado que es el componente más antiguo de la galaxia. El disco se compone de dos partes: el disco delgado y el disco grueso. El delgado contiene la mayoría de las estrellas que vemos como la banda brumosa de luz en el cielo nocturno que llamamos la Vía Láctea. El grueso es más del doble de la altura del delgado, pero más pequeño en radio, conteniendo solo un pequeño porcentaje de las estrellas de la Vía Láctea en el vecindario solar.
Al identificar estrellas subgigantes en estas diferentes regiones, los investigadores pudieron construir una línea de tiempo de la formación de la Vía Láctea, y fue entonces cuando se llevaron una sorpresa.
Dos fases en la historia de la Vía Láctea
Las edades estelares revelaron claramente que la formación de la Vía Láctea cayó en dos fases distintas. En la primera fase, comenzando solo 800 millones de años después del Big Bang, el disco grueso comenzó a formar estrellas.
Las partes internas del halo también pueden haber comenzado a unirse en esta etapa, pero el proceso se aceleró rápidamente hasta completarse unos dos mil millones de años más tarde, cuando una galaxia enana conocida como Gaia-Salchicha-Encelado se fusionó con la Vía Láctea. Llenó el halo de estrellas y, como lo revela claramente el nuevo trabajo, provocó que el disco grueso naciente formara la mayoría de sus estrellas. El delgado que contiene el Sol, se formó durante la subsiguiente segunda fase de la formación de la galaxia.
El disco grueso continuó formando estrellas hasta que el gas se agotó alrededor de 6 mil millones de años después del Big Bang
El análisis también muestra que, después de la explosión de formación estelar desencadenada por la fusión con Gaia-Salchicha-Encelado, el disco grueso continuó formando estrellas hasta que el gas se agotó alrededor de 6 mil millones de años después del Big Bang. Durante este tiempo, la metalicidad del disco grueso creció en más de un factor de 10. Pero sorprendentemente, los investigadores ven una relación de metalicidad de edad estelar muy estrecha, lo que indica que, a lo largo de ese período, el gas que forma las estrellas estaba bien mezclado en todo el disco. Esto implica que las regiones del disco de la Vía Láctea temprana deben haberse formado a partir de gas altamente turbulento que efectivamente extendió los metales a lo largo y ancho.
Una línea de tiempo gracias a Gaia
La edad de formación más temprana del disco grueso apunta a una imagen diferente de la historia temprana de nuestra galaxia. "Desde el descubrimiento de la antigua fusión con Gaia-Salchicha-Encelado, en 2018, los astrónomos han sospechado que la Vía Láctea ya estaba allí antes de que se formara el halo, pero no teníamos una imagen clara de cómo era. Nuestros resultados proporcionan detalles exquisitos sobre esa parte de la Vía Láctea, como su cumpleaños, su tasa de formación estelar y su historia de enriquecimiento de metales. Reunir estos descubrimientos utilizando datos de Gaia está revolucionando nuestra imagen de cuándo y cómo se formó nuestra galaxia", dice Maosheng.
Nuevas observaciones podrían venir en un futuro cercano, ya que el Telescopio Espacial James Webb ha sido optimizado para ver las primeras galaxias similares a la Vía Láctea en el Universo. Y el 13 de junio de este año, Gaia lanzará su tercera publicación completa de datos (Gaia DR3). Este catálogo incluirá espectros e información derivada como edades y metalicidad, lo que hará que estudios como el de Maosheng sean aún más fáciles de realizar.
"Con cada nuevo análisis y lanzamiento de datos, Gaia nos permite reconstruir la historia de nuestra galaxia con un detalle sin precedentes. Con el lanzamiento de Gaia DR3 en junio, los astrónomos podrán enriquecer la historia con aún más detalles", dice Timo Prusti, científico del Proyecto Gaia para la ESA.
Fuente: ESA.
