Según los modelos cosmológicos más ampliamente aceptados, las primeras galaxias comenzaron a formarse entre 13 y 14 mil millones de años. En el transcurso de los próximos mil millones de años, surgieron las estructuras cósmicas que todos conocemos.
Estos incluyen cosas como cúmulos de galaxias, supercúmulos y filamentos, pero también características galácticas como cúmulos globulares, protuberancias galácticas y Agujeros negros supermasivos (SMBH).
Sin embargo, como los organismos vivos, las galaxias han seguido evolucionando desde entonces. De hecho, en el transcurso de sus vidas, las galaxias se acumulan y expulsan masa todo el tiempo.
en un estudio reciente, un equipo internacional de astrónomos calculó la tasa de entrada y salida de material para la Vía Láctea. Entonces la buena gente de astrobites le dio un buen desglose y mostró cuán relevante es para nuestra comprensión de la formación y evolución galáctica.
El estudio fue dirigido por el astrónomo de la ESA Andrew J. Fox e incluyó miembros del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial's (STScI) El Grupo de Investigación Halo de la Vía Lácteay múltiples universidades. Con base en estudios previos, examinaron la velocidad a la que el gas fluye dentro y fuera de la Vía Láctea desde las nubes de alta velocidad (HVC) circundantes.
Dado que la disponibilidad de material es clave para la formación de estrellas en una galaxia, conocer la velocidad a la que se agrega y se pierde es importante para comprender cómo evolucionan las galaxias con el tiempo. Y como Michael Foley de astrobites resumido, caracterizar las tasas a las que se agrega material a las galaxias es crucial para comprender los detalles de este "fuente galáctica"modelo.
De acuerdo con este modelo, las estrellas más masivas de una galaxia producen vientos estelares que expulsan el material del disco de la galaxia. Cuando se vuelven supernovas cerca del final de su vida útil, expulsan de manera similar la mayor parte de su material. Este material luego vuelve a caer en el disco con el tiempo, proporcionando material para que se formen nuevas estrellas.
"Estos procesos se conocen colectivamente como 'retroalimentación estelar' y son responsables de expulsar el gas de la Vía Láctea", dijo Foley. "En otras palabras, la Vía Láctea no es un lago aislado de material; es un depósito que constantemente gana y pierde gas debido a la gravedad y la retroalimentación estelar".
Además, estudios recientes han demostrado que la formación de estrellas puede ser estrechamente relacionada al tamaño de la Agujero negro supermasivo (SMBH) en el núcleo de una galaxia. Básicamente, los SMBH emiten una enorme cantidad de energía que puede calentar el gas y el polvo que rodea el núcleo, lo que evita que se aglomere de manera efectiva y sufra un colapso gravitacional para formar nuevas estrellas.
La ubicación del Sol en relación con la región de formación estelar Scutum-Centaurus. (Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF; Robert Hurt, NASA.)
Como tal, la velocidad a la que el material fluye dentro y fuera de una galaxia es clave para determinar la velocidad de formación de estrellas. Para calcular la velocidad a la que esto sucede en la Vía Láctea, Fox y sus colegas consultaron datos de múltiples fuentes. Como Fox le dijo a Universe Today por correo electrónico:
"Extrajimos el archivo. La NASA y la ESA mantienen archivos bien conservados de todos los datos del Telescopio Espacial Hubble, y revisamos todas las observaciones de los quásares de fondo tomados con el Espectrógrafo de Orígenes Cósmicos (COS), un espectrógrafo sensible en el Hubble que puede usarse para analizar la luz ultravioleta de fuentes distantes. Encontramos 270 cuásares de este tipo. Primero, utilizamos estas observaciones para hacer un catálogo de nubes de gas de movimiento rápido conocidas como nubes de alta velocidad (HVC). Luego ideamos un método para dividir los HVC en las poblaciones de entrada y salida, haciendo uso del cambio Doppler ".
Además, un estudio reciente mostró que la Vía Láctea experimentó una periodo latente Hace aproximadamente 7 mil millones de años, que duró aproximadamente 2 mil millones de años. Este fue el resultado de ondas de choque que causaron que las nubes de gas interestelar se calentaran, lo que ocasionó que el flujo de gas frío en nuestra galaxia se detuviera temporalmente. Con el tiempo, el gas se enfrió y comenzó a fluir nuevamente, provocando una segunda ronda de formación estelar.
Después de mirar todos los datos, Fox y sus colegas pudieron imponer restricciones en la tasa de entrada y salida de nuestra galaxia:
"Después de comparar las tasas de entrada y salida de gas, encontramos un exceso de entrada, lo cual es una buena noticia para la formación futura de estrellas en nuestra galaxia, ya que hay una gran cantidad de gas que se puede convertir en estrellas y planetas. Medimos alrededor de 0.5 solar masas por año de entrada y 0,16 masas solares por año de salida, por lo que hay una entrada neta ".
Fermi burbuja. (Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA)
Sin embargo, como indicó Foley, se cree que los HVC viven por períodos de solo unos 100 millones de años más o menos. Como resultado, no se puede esperar que esta entrada neta dure indefinidamente.
"Finalmente, ignoran los HVC que se sabe que residen en estructuras (como las Burbujas Fermi) que no rastrean el gas entrante o saliente", agrega.
Desde 2010, los astrónomos han sido conscientes de las misteriosas estructuras que emergen del centro de nuestra galaxia conocida como Fermi Bubbles. Estas estructuras con forma de burbuja se extienden por miles de años luz y se cree que son el resultado del consumo de gas interestelar de SMBH y de la eructación de rayos gamma.
Sin embargo, mientras tanto, los resultados proporcionan una nueva visión de cómo se forman y evolucionan las galaxias. También refuerza el nuevo caso hecho para la "acumulación de flujo en frío", una teoría originalmente propuesta por Prof. Avishai Dekel
"Estos resultados muestran que las galaxias como la Vía Láctea no evolucionan en un estado estable", resumió Fox.
"En cambio, se acumulan y pierden gas episódicamente. Es un ciclo de auge y caída: cuando entra gas, se pueden formar más estrellas, pero si entra demasiado gas, puede desencadenar un estallido estelar tan intenso que expulsa todo el gas restante. , cerrando la formación de estrellas. Por lo tanto, el equilibrio entre la entrada y el flujo de salida regula la cantidad de formación de estrellas. Nuestros nuevos resultados ayudan a iluminar este proceso ".
Otra conclusión interesante de este estudio es el hecho de que lo que se aplica a nuestra Vía Láctea también se aplica a los sistemas estelares. Por ejemplo, nuestro Sistema Solar también está sujeto a la entrada y salida de material a lo largo del tiempo. Objetos como «Oumuamua y el más reciente 2I / Borisov confirme que los asteroides y los cometas son expulsados de los sistemas estelares y otros los recogen regularmente.
¿Pero qué hay del gas y el polvo? ¿Está nuestro Sistema Solar y (por extensión) el planeta Tierra perdiendo o aumentando de peso con el tiempo? ¿Y qué podría significar esto para el futuro de nuestro sistema y planeta natal? Por ejemplo, el astrofísico y autor Brian Koberlein abordó el último tema en 2015 en su sitio web. Usando el entonces reciente Lluvia de meteoros Géminis Como ejemplo, escribió:
"De hecho, a partir de las observaciones satelitales de los rastros de meteoritos, se estima que alrededor de 100 a 300 toneladas métricas (toneladas) de material golpean la Tierra todos los días. Eso suma entre 30,000 y 100,000 toneladas por año. Eso puede parecer mucho, pero en un millones de años que solo equivaldrían a menos de una billonésima parte de la masa total de la Tierra ".
Sin embargo, como continúa explicando, la Tierra también pierde masa de forma regular a través de una serie de procesos. Estos incluyen la desintegración radiactiva de material en la corteza terrestre, que conduce a la energía y partículas subatómicas (alfa, beta y rayos gamma) que salen de nuestro planeta.
Un segundo es la pérdida atmosférica, donde gases como el hidrógeno y el helio se perderán en el espacio. Juntos, estos suman una pérdida de alrededor de 110,000 toneladas por año.
Pequeños impactos de asteroides 'bolide' entre 1994-2013. (NASA)
En la superficie, esto parecería una pérdida neta de alrededor de 10,000 o más toneladas anuales. Además, el microbiólogo / comunicador científico Chris Smith y el físico de Cambridge Dave Ansell estimado en 2012 que la Tierra gana 40,000 toneladas de polvo al año desde el espacio, mientras que pierde 90,000 al año a través de procesos atmosféricos y otros.
Por lo tanto, es posible que la Tierra se vuelva más liviana a razón de 10,000 a 50,000 toneladas al año. Sin embargo, la velocidad a la que se agrega material no está bien limitada en este punto, por lo que es posible que estemos llegando a un punto de equilibrio (aunque la posibilidad de que la Tierra esté ganando masa parece poco probable).
En cuanto a nuestro Sistema Solar, la situación es similar. Por un lado, el gas interestelar y el polvo fluyen todo el tiempo.
Por otro lado, nuestro Sol, que representa el 99.86 por ciento de la masa del Sistema Solar, también está perdiendo masa con el tiempo. Usando datos recopilados por la NASA MENSAJERO sonda, un equipo de Investigadores de la NASA y el MIT Llegó a la conclusión de que el Sol está perdiendo masa debido al viento solar y los procesos interiores. De acuerdo a Pregúntale a un astrónomo, esto está sucediendo a una tasa de 1.3245 x 10 ^ 15 toneladas al año a pesar de que el Sol se está expandiendo simultáneamente.
Esa es una cifra asombrosa, pero dado que el Sol tiene una masa de aproximadamente 1,9885 × 10 ^ 27 toneladas. Por lo tanto, el Sol no se apagará pronto.
Pero a medida que pierde masa, su influencia gravitacional en la Tierra y los otros planetas disminuirá. Sin embargo, para cuando nuestro El sol llega al final de su secuencia principal, se expandirá considerablemente y podría tragar Mercurio, Venus, la Tierra e incluso Marte por completo.
Entonces, si bien nuestra galaxia puede estar ganando masa en el futuro previsible, parece que nuestro Sol y la Tierra están perdiendo masa lentamente. Esto no debe verse como una mala noticia, pero tiene implicaciones a largo plazo.
Mientras tanto, es alentador saber que incluso los objetos más antiguos y masivos del Universo están sujetos a cambios como las criaturas vivientes.
Ya sea que estemos hablando de planetas, estrellas o galaxias, nacen, viven y mueren. Y en el medio, se puede confiar en que ganen o pierdan algunas libras. ¡El círculo de la vida, jugado en la escala cósmica!
Este artículo fue publicado originalmente por Universo hoy. Leer el artículo original.