El destino de la Vía Láctea

La ciencia procura develar el futuro y la suerte final de nuestro universo-isla.

Mientras los científicos intentan aprender más sobre la evolución de las galaxias, una de las preguntas abiertas ha sido si las colisiones con nuestras galaxias enanas vecinas destrozarán algún día el disco de la Vía Láctea, pero un nuevo estudio sugiere que un destino tan desagradable es poco probable.

Esta simulación de computadora muestra la densidad de la materia oscura en nuestra Vía Láctea. La luminosidad (de azul al violeta, al rojo y al amarillo) corresponde a la concentración creciente de materia oscura. La brillante región central corresponde aproximadamente a la materia luminosa de gas y estrellas, y las acumulaciones luminosas indican satélites de materia oscura que orbitan nuestra galaxia y a los que se conoce como “sub-estructura”. © Steios Kazantzidis, Universidad del Estado de Ohio

Si bien los astrónomos sabe que colisiones como esas han ocurrido probablemente en el pasado, las nuevas simulaciones de computadora muestran que en lugar de destruir una galaxia, estas colisiones “inflan” el disco galáctico, particularmente alrededor de los bordes, y producen las estructuras conocidas como anillos estelares.

Este descubrimiento resuelve dos misterios: el destino probable de la Vía Láctea en manos de sus galaxias satélites (las más masivas de las cuales son las Nubes de Magallanes, la Grande y la Pequeña) y el origen de sus hinchados bordes, algo que los astrónomos han observado en otros lugares del universo y a los que han bautizado como “llamaradas”.

El estudio descubrió que la misteriosa materia oscura que compone la mayor parte del universo también juega su papel. Los astrónomos creen que todas las galaxias están insertas dentro de halos masivos y extensos de materia oscura, y que la mayoría de las grandes galaxias se encuentran en las intersecciones de filamentos de materia oscura, los que forman una especie de red gigantesca en nuestro universo. Las galaxias satélites más pequeñas fluyen a lo largo de los hilos de la red y son atraídas hacia órbitas alrededor de las grandes galaxias, como nuestra Vía Láctea.

El astrónomo Stelios Kazantzidis y sus colegas de la universidad del estado de Ohio realizaron detalladas simulaciones computarizadas de formación de galaxias para determinar qué sucedería si una galaxia satélite, como por ejemplo la Gran Nube de Magallanes y su materia oscura asociada, colisionaran contra una galaxia espiral como la nuestra.

Su conclusión: la galaxia satélite se desintegraría gradualmente, mientras su gravedad tiraría del borde de la galaxia mayor, extrayendo estrellas y otros materiales. El resultado sería un disco galáctico con “llamaradas”, tal como el de la Vía Láctea, el cual comienza siendo estrecho en el centro y luego se ensancha hacia los bordes.

Stelios Kazantzidis © Ohio State University

Los resultados pueden tranquilizar las mentes de aquellos que temían que nuestros vecinos galácticos y su materia oscura asociada podría finalmente destruir nuestro disco galáctico… si bien sería algo que sucedería dentro de miles de millones de años en el futuro. Sin embargo, Kazantzidis no puede ofrecer una garantía del cien por ciento.

“No podemos estar seguros de lo que sucederá con la Vía Láctea, pero podemos decir que nuestros hallazgos se aplican a una gran clase de galaxias similares a la nuestra”, dijo Kazantzidis. “Nuestras simulaciones mostraron que los impactos de galaxias satélite no destruyen a las galaxias espirales, sino que en realidad impulsan su evolución al producir esta forma de llamaradas y al crear anillos estelares, esos espectaculares anillos de estrellas que hemos visto en muchas galaxias espirales en el universo”.

El científico y sus colegas no se limitaron a determinar el destino de nuestra galaxia. En dos artículos que han sido publicados en el Astrophysical Journal, informan que sus simulaciones ofrecen una nueva forma de comprobar (y validar) el actual modelo cosmológico del universo.

Según ese modelo, el universo ha contenido una cierta cantidad de materia normal y una cantidad mucho mayor de materia oscura, desde el mismo Big Bang. La naturaleza exacta de la materia oscura es desconocida, y los científicos buscan claves estudiando la interrelación entre la materia oscura y la materia normal.

Esta es la primera vez que las colisiones entre las galaxias espirales y sus satélites han sido simuladas con este nivel de detalle, comentó Kazantzidis, y el estudio reveló que los bordes llameantes y los anillos estelares de las galaxias son signos visibles de estas interacciones.

Nuestra galaxia mide unos 100 000 años-luz de diámetro, pero estamos rodeados por una nube o “halo” de materia oscura que es diez veces mayor; un millón de años-luz de diámetro, según explicó. Mientras que los astrónomos ven este halo de materia oscura como algo parcialmente difuso, contiene regiones densas que orbitan nuestra galaxia en asociación con las galaxias satélite, tales como las Nubes de Magallanes.

Mapas de densidad de discos estelares ilustrando la transformación morfológica de un disco galáctico sujeto al bombardeo de sub-estructuras de material oscura. Los colores brillantes indican regiones de alta densidad. El panel de la izquierda muestra el disco inicial, mientras que el derecho muestra el disco final luego de violentos encuentros gravitatorios con sub-estructuras orbitantes. © Steios Kazantzidis, Universidad del Estado de Ohio<

“Sabemos, por simulaciones cosmológicas de formación galáctica, que estas galaxias más pequeñas probablemente interactúan frecuentemente con los discos galácticos a lo largo de la historia cósmica. Como vivimos en una galaxia de disco, resulta importante saber si estas interacciones pueden llegar a destruir el disco”, dijo Kazantzidis. “Hemos visto que las galaxias no son destruidas, sino que los encuentros dejan detrás de sí un tesoro de firmas que son consistentes con el modelo cosmológico actual y con nuestras observaciones de las galaxias en el universo”.

“Una de esas firmas son las llamaradas en los bordes galácticos, de la forma que los muestran la Vía Láctea y otras galaxias. Consideramos que esta creación de llamaradas es una de las consecuencias observables más importantes de las interacciones entre las galaxias satélites que están cayendo y el disco galáctico”.

En ambos artículos, los investigadores consideraron los impactos de muchas galaxias diferentes más pequeñas sobre un disco galáctico primario mayor. Calcularon el número probable de satélites y sus trayectos orbitales, y luego simularon lo que podría suceder durante una colisión, incluyendo cuando la materia oscura interactuaba gravitacionalmente con el disco de la galaxia espiral.

Ninguno de los discos galácticos se rompió; por el contrario, las galaxias primarias desintegraron gradualmente a las galaxias satélite que caían, el material de las cuales se convirtió en parte de la galaxia mayor. Las satélite pasaron una y otra vez a lo largo del disco galáctico, y con cada pasada perdieron algo de su masa, un proceso que finalmente las destruyó por completo.

La Gran Nube de Magallanes vista en el infrarrojo, por Spitzer. © NASA/JPL-Caltech/STScI

Aunque la galaxia primaria sobrevivió, formó bordes llameantes que se parecían mucho a la apariencia actual de nuestra galaxia.

“Todas las galaxias espirales tienen una formación y una historia evolutiva complejas”, dijo Kazantzidis. “Esperamos comprender exactamente cómo se formó la Vía Láctea y como evolucionará. Quizás nunca conozcamos su historia exacta, pero podemos intentar aprender cuanto podamos sobre ella, y sobre otras galaxias como ella”.

Entre sus co-autores se incluyen James Bullock de la universidad de California en Irvine, Andrew Zentner de la universidad de Pittsburgh, Andrey Kravtsov de la universidad de Chicago, Leonidas Moustakas del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA, y Víctor Debattista de la universidad de Central Lancashire en el Reino Unido.

La investigación de Kazantzidis fue financiada por el Centro de Cosmología y de Física de Astro-partículas de la universidad del estado de Ohio. Otros fondos provienen de la Fundación Nacional de ciencias, de la NASA, de la universidad de Pittsburgh y de la universidad de Chicago. Las simulaciones numéricas fueron realizadas por la súper computador zBox de la universidad de Zurich y por el racimo Cosmos en JPL.

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La Vía Láctea y sus diferentes brazos. © OACS/UNAH

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Artículo original: “The Fate of the Milky Way”
Fecha: septiembre 02, 2009
Enlace con el artículo original: aquí
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