La nostra galàxia espiral de la Via Làctia és una banda de llum borrosa quan es veu al cel clar i fosc nocturn de la Terra. Aquesta banda brillant de llum nebulosa, que s’estén d’horitzó a horitzó, es forma a partir d’una sèrie d’estrelles de foc que no es poden veure individualment amb l’ull humà. El nostre Sol de 4.560 milions d’anys és un dels milers de milions d’altres estrelles brillants que fan la seva dansa fantàstica i alegre dins d’aquesta gran galàxia que és casa nostra. La nostra estrella es troba als suburbis llunyans de la nostra Via Làctia, en un dels seus braços espirals giratoris. Però, l’antiga història del naixement de l’estrella, que es va produir a les profunditats del cor de la nostra galàxia, ha continuat sent un misteri de llarga data. El desembre de 2019, els astrònoms del Max Planck Institute-Gesellschaft a Alemanya, van publicar les seves troballes proposant que hi va haver dos intensos esclats d’activitat que van provocar el naixement d’estrelles al centre de la nostra Via Làctia.
Les noves observacions indiquen que el naixement d’estrelles va assolir el màxim al cor de la nostra galàxia fa uns vuit mil milions d’anys. Tanmateix, les observacions també suggereixen que hi va haver una segona ronda de naixement estel·lar que va ocórrer fa uns mil milions d’anys. Molts astrònoms havien proposat anteriorment que les estrelles que habiten el disc central relativament petit de la nostra Via Làctia havien nascut contínuament. Aquest escenari inspirarà nous treballs teòrics que expliquen l’origen i les propietats de la característica en forma de barra dins del disc de la nostra galàxia.
Segons les noves observacions, més del 90% de les estrelles del disc es van formar durant la primera ronda de naixement de les estrelles fa almenys vuit mil milions d’anys. Tanmateix, la segona ronda de naixement estel·lar, que va ser responsable de la formació d’aproximadament el 5% de les estrelles del disc, es va produir molt més tard, en un període de temps relativament breu només fa uns mil milions d’anys. Entre els dos episodis d’intens naixement estel·lar, hi va haver un llarg període de pau i tranquil·litat celestial, quan gairebé no van néixer estrelles noves i brillants.
Les estrelles observades en aquest estudi poblen una regió densa i en forma de disc de la nostra galàxia, anomenada disc nuclear. Aquest disc encercla el cúmul d’estrelles més intern de la Via Làctia i el seu forat negre supermassiu central i resident, anomenat Sagitari A* (pronunciat Sagitari-una-estrella). El forat negre central de la nostra galàxia és un pes relativament lleuger, almenys pel que fa als forats negres supermassius, i pesa només milions de vegades la massa solar, a diferència dels milers de milions de vegades la massa solar que presenten molts altres. del seu estrany tipus.
Amb les seves observacions de dos intensos episodis de naixement d’estrelles, els astrònoms han suggerit una revisió d’una part de la misteriosa història antiga de la nostra galàxia. Molts astrònoms han suposat que les estrelles que poblen el cor de la nostra Via Làctia van néixer gradualment durant els últims milions d’anys. Tanmateix, les noves troballes suggereixen que pot haver-hi una línia de temps diferent. Si és així, això podria tenir conseqüències per a una sèrie d’altres fenòmens astronòmics.
El nou escenari també és especialment interessant perquè aporta una nova llum sobre el creixement de Sagitarrius A*. El gas que sura al misteriós cor de la nostra galàxia dóna lloc tant al naixement d’estrelles com a un augment de la gran massa del nostre forat negre supermassiu resident. Aquesta revisió recentment proposada de la història de formació estel·lar de la nostra Via Làctia ho suggereix Sagitari A* probablement va assolir la major part de la seva massa actual abans de fa vuit mil milions d’anys.
Una breu història de la nostra galàxia
La nostra Via Làctia en espiral barrada i il·luminada per estrelles és només una dels milers de milions d’altres galàxies que habiten l’Univers observable. Abans de 1920, els astrònoms pensaven que la nostra galàxia era única, i que ho era sencer Univers.
La nostra Via Làctia té un diàmetre impressionant d’entre 150.000 i 200.000 anys llum, i s’estima que és la llar d’entre 100 i 200 mil milions d’estrelles, així com més de 100 mil milions de planetes. El nostre sistema solar està situat a un radi d’aproximadament 27.000 anys llum del centre galàctic, a la vora interior del Braç d’Orió, que és una de les concentracions de gas i pols en forma d’espiral que fan que la nostra Via Làctia sembli una roda d’estrella gegant i girant a la immensitat de l’espai-temps. Les estrelles ardents i brillants situades als 10.000 anys llum més íntims formen un protuberància i un o més bars que irradien des del protuberància.
Estels brillants i núvols de gas, situats a una àmplia gamma de distàncies del cor de la nostra galàxia, circulen a uns 220 quilòmetres per segon. Aquesta velocitat constant de rotació contradiu les lleis de la dinàmica kepleriana i indica que al voltant del 90% de la massa de la nostra galàxia és invisible per als nostres telescopis, i que ni emet ni absorbeix radiació electromagnètica. Aquest material invisible i fantasmal s’ha anomenat el matèria fosca, i es creu que està compost per partícules no atòmiques exòtiques. El misteriós matèria fosca juga el paper important de la «cola» gravitatòria que manté les galàxies juntes, i la seva existència explica per què els objectes a diferents distàncies giren a una velocitat constant al voltant del centre galàctic, desafiant així la dinàmica kepleriana.
La nostra Via Làctia, en conjunt, s’enlaira per l’espai-temps a una velocitat d’aproximadament 600 quilòmetres per segon respecte als marcs de referència extragalàctics. Les estrelles més antigues que habiten la nostra galàxia són gairebé tan antigues com el propi Univers de 13.800 milions d’anys i, per tant, probablement es van formar poc després del cosmològic. edats fosques després del Big Bang. El cosmològic edats fosques es refereixen a una època molt antiga abans del naixement de la primera generació d’estrelles.
Quan utilitzem el terme «Via Làctia», ens referim només a la banda de llum brillant que veiem s’estén d’horitzó a horitzó al nostre cel a la nit. Les zones fosques dins d’aquesta banda nebulosa i suaument lluminosa, com ara el Gran Rift i la sac de carbó, en realitat són regions on la pols interestel·lar bloqueja la llum que emana d’estrelles llunyanes. La part del cel nocturn que la nostra galàxia enfosqui s’anomena Zona d’evitació.
La nostra Via Làctia té una brillantor superficial baixa i la seva visibilitat es pot reduir significativament amb la llum de fons que surt de la contaminació lumínica o la llum de la lluna. La nostra galàxia és difícil de veure des de ciutats molt il·luminades, però es mostra molt bé quan s’observa des de zones rurals quan la Lluna de la Terra es troba sota l’horitzó. De fet, un terç de la població humana no pot veure la Via Làctia des de casa seva a causa d’aquesta llum de fons.
La nostra galàxia és la segona galàxia més gran que habita Grup Local. La galàxia espiral una mica més gran, anomenada Andròmeda, és el més gran. La nostra Via Làctia també està envoltada per diverses galàxies satèl·lits petites, com les amorfes Gran i Petits núvols de Magallanes. Com a membre de la Grup Localla nostra galàxia i els seus satèl·lits formen part del Supercúmul de la Vergeque en si mateix és un component del Laniakea Sypercluster.
Dues explosions brillants de naixement d’estrelles
Es creu que l’episodi intens, però de curta durada, del naixement d’una estrella fa mil milions d’anys, és un dels esdeveniments més energètics de la història de la nostra galàxia. Centenars de milers d’estrelles massives recentment formades probablement van explotar com a supernoves en un període de només uns quants milions d’anys.
A causa d’aquestes noves observacions, els astrònoms estudiaran una característica important de la nostra Via Làctia. La nostra galàxia és una espiral barrat. Això vol dir que té una regió allargada que es calcula que té entre 2.000 i 15.000 anys llum de longitud, unint els extrems interiors dels seus dos braços espirals principals. Es creu que aquestes estructures de barres galàctiques són bastant eficients quan canalitzen gas a la regió central d’una galàxia. Això donaria lloc al naixement de noves estrelles de foc.
Probablement, els astrònoms proposaran nous escenaris per explicar els milers de milions d’anys tranquils que van ser estèrils de naixement d’estrelles al disc galàctic nuclear. Durant aquests molts anys de pau, evidentment, el gas no es va canalitzar al centre galàctic en quantitats suficients per formar noves estrelles. El doctor Francisco Nogueras Lara, autor principal de l’article que descriu aquesta investigació, va assenyalar en un informe del 16 de desembre de 2019. Nota de premsa de Max Planck (MPIA). que «O la barra galàctica ha aparegut fa poc, o aquestes barres no són tan eficients per canalitzar gas com s’assumeix habitualment. En aquest últim cas, algun esdeveniment, com una trobada propera amb una galàxia nana, ha d’haver-se desencadenat. el flux de gas cap al centre galàctic fa uns mil milions d’anys». La doctora Lara va estar abans al Astrofísica d’Andalusiai actualment és investigadora postdoctoral a MPIA.
Aquesta reconstrucció proposada de la història del disc galàctic nuclear es basa en certes propietats conegudes de la formació estel·lar. Les estrelles només poden «viure» de la crema d’hidrogen seqüència principal durant un període de temps determinat. Per exemple, el nostre Sol de gairebé 5.000 milions d’anys té una «vida» de 10.000 milions d’anys i encara es troba a la meitat de la vida. La «vida» d’una estrella en particular es basa en la seva massa i composició química.
Sempre que han nascut un gran nombre d’estrelles al mateix temps, cosa que és comú al Cosmos, els astrònoms poden observar el conjunt, traçar la brillantor estel·lar contra la vermellosa del color i passar a determinar quant de temps fa els germans estel·lars. nascut. Un indicador de l’edat estel·lar es coneix com a cúmul vermell. El cúmul vermell les estrelles han començat a fusionar heli als seus nuclis, la qual cosa significa que ja han fusionat el seu necessari subministrament d’hidrogen en heli. En determinar la brillantor mitjana de les estrelles en això cúmulels astrònoms poden deduir l’edat d’aquest grup d’estrelles.
Malgrat això, hi ha una «captura». Totes aquestes tècniques exigeixen que els astrònoms estudiïn estrelles separades. Per a les regions centrals de la nostra galàxia, això representa un gran repte. Això es deu al fet que, quan s’observa des de la Terra, el centre galàctic s’amaga darrere d’enormes núvols de pols enfosquint, per la qual cosa es requereixen observacions d’infrarojos per mirar a través d’aquests núvols de pols que cobreixen.
A més, aquests estudis estan obligats a observar massa estrelles al centre de la nostra Via Làctia. El disc galàctic és molt dens, ple d’entre mil i cent mil estrelles en un cub amb una longitud lateral d’un any llum. Quan els astrònoms observen camps estel·lars molt densos d’aquest tipus, aquests discs estel·lars es superposaran a la imatge del telescopi. Separar aquests camps en estrelles individuals és extremadament difícil, però necessari si un observador vol reconstruir la història de la formació del centre galàctic.
Tenint en compte tots aquests reptes, el doctor Rainer Schodel (Institut d’Astrofísica d’Andalusia, PI del Estudi del nucli galàctic), MPIA’s La doctora Nadine Neumayer i els seus col·legues van començar a planificar com abordar el problema. Els astrònoms es van adonar que haurien de trobar l’instrument adequat per a aquesta difícil tasca. Tal com va explicar el Dr. Neumayer el 16 de desembre de 2019 Nota de premsa de l’MPIA «Necessitàvem un instrument d’infraroig proper amb un gran camp de visió, capaç d’observar la regió central de la Via Làctia que es troba al cel del sud». El HAWK de l’Observatori Austral Europeu (ESO) va demostrar ser un instrument ideal per a ells per a la seva enquesta. FALCON és una càmera infraroja a la Telescopi molt gran (VLT) al Observatori Paranal del ESO a Xile.
Per ells Estudi del nucli galàctic, els astrònoms van observar la regió central de la nostra Via Làctia utilitzant FALCON-1 durant 16 nits. En fer això, van aconseguir obtenir una fotometria precisa de més de tres milions d’estrelles. Utilitzant una tècnica especial anomenada imatge hologràfica, els astrònoms van poder distingir entre estrelles que estaven a només 0,2 segons d’arc. Amb aquest alt grau de precisió, és possible distingir dos cèntims separats quan es veuen des d’una distància de més de 8 quilòmetres. Un duo de ben visibles grumolls vermells en el diagrama de magnitud de color resultant va permetre als astrònoms reconstruir la història de la formació del disc nuclear galàctic.
Actualment, els astrònoms estan estudiant la influència de la pols en les seves observacions (extinció i enrogiment). Tenir en compte els efectes de la pols els ajudarà a fer reconstruccions encara més precises de la història de les regions centrals de la nostra Via Làctia en el futur.