Los astrónomos han descubierto una “fractura” en uno de los brazos espirales de la Vía Láctea.

Esta ilustración ilustra la comprensión actual de los astrónomos de la estructura a gran escala de la Vía Láctea. Las estrellas y las regiones de formación estelar se agrupan en gran medida en brazos espirales. Medir la forma, el tamaño y la cantidad de brazos espirales es un desafío porque la Tierra se encuentra dentro de la galaxia. Crédito: NASA / JPL-Caltech

La característica recién descubierta proporciona información sobre la estructura a gran escala de nuestra galaxia, que es difícil de estudiar desde la posición de la Tierra dentro de ella.

Los científicos han descubierto una característica no reconocida previamente en nuestra área. vía Láctea Galaxia: un grupo de estrellas jóvenes y nubes de gas formadoras de estrellas que emergen de uno de los brazos espirales de la Vía Láctea como una astilla de madera. Con una extensión de unos 3.000 años luz, esta es la primera estructura importante que se identifica con una orientación completamente diferente a la del brazo.

Los astrónomos tienen una idea aproximada del tamaño y la forma de los brazos de la Vía Láctea, pero aún se desconoce mucho: no pueden ver la estructura completa de nuestra galaxia original porque la Tierra está adentro. Es como estar parado en medio de Times Square e intentar trazar un mapa de la isla de Manhattan. ¿Puedes medir distancias con la suficiente precisión para saber si dos edificios están en la misma cuadra o si algunas calles están muy separadas? ¿Y cómo puedes esperar ver el camino a la punta de la isla con tantas cosas en camino?

El concepto de este artista ilustra la nueva visión de la Vía Láctea, junto con otros resultados presentados en la 212ª reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense en St. Louis, Missouri. de una banda central gruesa, mientras que los dos brazos ahora bajados (Norma y Sagitario) son menos distintos y se encuentran entre los dos brazos principales. Los brazos principales consisten en la mayor densidad de estrellas jóvenes y viejas; Las armas pequeñas están llenas principalmente de gas y focos de actividad de formación de estrellas. El concepto del artista también incluye un nuevo brazo en espiral, llamado “brazo de Far-3 kiloparsec”, descubierto por el estudio de un radiotelescopio de gas en la Vía Láctea. Este brazo es más corto que los dos brazos principales y está ubicado a lo largo de la barra de la galaxia. Crédito: NASA / JPL-Caltech

Para obtener más información, los autores del nuevo estudio se centraron en una parte cercana a uno de los brazos de la galaxia, llamado brazo de arco. Usando el telescopio espacial Spitzer de la NASA antes de su retiro en enero de 2020, buscaron estrellas recién nacidas, escondidas en las nubes de gas y polvo (llamadas nebulosas) donde se forman. Spitzer detecta luz infrarroja que puede penetrar esas nubes, mientras que la luz visible (que el ojo humano puede ver) está bloqueada.

Se cree que las estrellas jóvenes y las nebulosas se alinean estrechamente con la forma de los brazos en ellas. Para obtener una vista en 3D del sector del brazo, los científicos utilizaron la última publicación de datos de la misión Gaia de la Agencia Espacial Europea (ESA) para medir con precisión las distancias a las estrellas. Los datos combinados revelaron que la estructura larga y delgada unida al brazo de Sagitario consiste en estrellas jóvenes que se mueven aproximadamente a la misma velocidad y en la misma dirección a través del espacio.

Un grupo de estrellas y nubes formadoras de estrellas se encuentran emergiendo del brazo de Sagitario de la Vía Láctea. El recuadro muestra el tamaño de la estructura y la distancia al Sol. Crédito: NASA / JPL-Caltech

“La propiedad principal de los brazos espirales es qué tan apretados se envuelven alrededor de una galaxia”, dijo Michael Kuhn, astrofísico de Caltech y autor principal del nuevo artículo de investigación. Esta característica se mide por el ángulo de inclinación del brazo. Un círculo tiene un ángulo de inclinación de 0 grados, y cuanto más abierta se vuelve la espiral, mayor es el ángulo de inclinación. “La mayoría de los modelos de la Vía Láctea indican que el brazo del arco forma una espiral con un ángulo de inclinación de unos 12 grados, pero la estructura que examinamos en realidad sobresale en un ángulo de unos 60 grados”.

Estructuras similares, a veces llamadas afloramientos o plumas, se destacan de los brazos de otras galaxias espirales. Durante décadas, los científicos se han preguntado si los brazos espirales de la Vía Láctea también están salpicados de estas estructuras o si son relativamente lisos.

Medición de la Vía Láctea

La característica recién descubierta contiene cuatro nebulosas conocidas por su impresionante belleza: la Nebulosa del Águila (que contiene los Pilares de la Creación), la Nebulosa Omega, la Nebulosa Trífida y la Nebulosa Laguna. En los años cincuenta del siglo pasado, un equipo de astrónomos realizó mediciones de distancia aproximadas de algunas estrellas en estas nebulosas y pudieron inferir la presencia del brazo en arco. Su trabajo proporcionó algunas de las primeras pruebas de la estructura espiral de nuestra galaxia.

“Las distancias se encuentran entre las cosas más difíciles de medir en astronomía”, dijo el coautor Alberto Crone Martins, astrofísico y profesor de informática en la Universidad de California, Irvine y miembro del Consorcio de Análisis y Procesamiento de Datos de Gaia (DPAC). . “Sólo las recientes mediciones de distancia directa desde Gaia hacen que la geometría de esta nueva estructura sea tan clara”.

Aquí se muestran las nebulosas Eagle, Omega, Trivid y Lake, fotografiadas por el telescopio espacial infrarrojo Spitzer de la NASA. Estas nebulosas son parte de una estructura dentro del brazo ártico de la Vía Láctea que emerge del brazo en un ángulo dramático. Crédito: NASA / JPL-Caltech

En el nuevo estudio, los investigadores también se basaron en un catálogo de más de 100.000 estrellas recién nacidas descubiertas por Spitzer en un estudio de galaxias llamado Galactic Legacy Infrared Mid-Plane Survey Extraordinaire (GLIMPSE).

“Cuando reunimos los datos de Gaia y Spitzer y finalmente vemos este mapa 3D detallado, podemos ver que hay una gran complejidad en esta región que antes no era evidente”, dijo Kuhn.

Los astrónomos aún no comprenden por qué se forman brazos espirales en galaxias como la nuestra. Aunque no podemos ver la estructura completa de la Vía Láctea, la capacidad de medir el movimiento de estrellas individuales es útil para comprender este fenómeno: es probable que las estrellas en la estructura recién descubierta estuvieran aproximadamente al mismo tiempo, en la misma región general. , y se vieron afectados de forma única por las fuerzas que influyen dentro de la galaxia, incluida la gravedad y la cizalladura debido a la rotación de la galaxia.

Uno de los autores del artículo, Robert Benjamin, astrofísico de la Universidad de Wisconsin Whitewater e investigador principal del Glimpus Survey, dijo. “Esta estructura es una pequeña parte de la Vía Láctea, pero puede decirnos algo importante sobre la galaxia en su conjunto”.

Referencia: “Estructura de alto ángulo de inclinación en el brazo del arco” por MA Kuhn1, R. A. Benjamin, C. Zucker, A. Krone-Martins, R. S. de Souza, A. Castro-Ginard, EEO Ishida, MS Povich9 y L.A. Hillenbrand para COIN , 21 de julio de 2021, Astronomía y astrofísica.
DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202141198