Un puñado de estrellas dispersas por todo el centro de la Vía Láctea son los restos del antiguo núcleo galáctico, cuando nuestra galaxia aún era nueva.
Usando mediciones del mapa tridimensional más preciso de la galaxia jamás compilado, así como una red neuronal para sondear las composiciones químicas de más de 2 millones de estrellas, un equipo de astrónomos identificó 18,000 estrellas de la infancia de nuestra galaxia, cuando era solo una colección compacta de proto-galaxias uniéndose para soñar con cosas más grandes.
Se han identificado indicios de esta población estelar en estudios previos.
“Pero nuestros resultados,” escribe un equipo dirigido por el astrónomo Hans-Walter Rix del Instituto Max Planck de Astronomía, “realza significativamente la imagen existente al mostrar que, de hecho, hay un ‘iceberg’ in situ estrechamente unido, cuyas puntas se han reconocido antes”.
La historia de 13 mil millones de años de la Vía Láctea es un rompecabezas gigante y delicioso que necesita ser reconstruido a partir del estado actual de la galaxia.
Las poblaciones de estrellas se pueden vincular en función de rasgos en común, como sus movimientos y sus composiciones químicas, una propiedad conocida como metalicidad. Aquí es donde Gaia de la ESA entra el observatorio espacial.
El satélite ha estado compartiendo la órbita de la Tierra alrededor del Sol durante años, siguiendo cuidadosamente las estrellas y tomando medidas de sus posiciones y movimientos tridimensionales dentro de la galaxia.
Además, Gaia toma medidas que permiten estimar la metalicidad de las estrellas.
La metalicidad puede unir las estrellas, porque las estrellas que tienen una composición similar podrían haber nacido en el mismo lugar al mismo tiempo. Pero también puede decirnos aproximadamente la edad de una estrella, porque ciertos elementos simplemente no estaban presentes en el Universo hasta que hubo estrellas alrededor para formarlos.
Justo después del Big Bang, hace 13.800 millones de años, no había mucha diversidad elemental.
El Universo primordial consistía principalmente en hidrógeno, con un poco de helio, y no mucho más. Cuando las primeras estrellas se formaron a partir de cúmulos en este medio, sus núcleos densos y calientes comenzaron a aplastar átomos para formar elementos más pesados: hidrógeno en helio, helio en carbono, etc., hasta llegar al hierro para el estrellas mas masivas.
Una vez que las estrellas alcanzan el límite de su capacidad para fusionar núcleos atómicos, mueren, a menudo en un proceso como el de una supernova que arroja los productos de su fusión al espacio.
Las explosiones de supernovas energéticas también producen metales más pesados, como oro, plata y uranio. Las estrellas bebés toman estos elementos a medida que se forman.
Cuanto más tarde en el Universo se forma una estrella, más metales es probable que tenga. Por lo tanto, una mayor metalicidad significa una estrella más joven; y se cree que las estrellas “pobres en metales” son más antiguas. Pero no todas las órbitas estelares son iguales cuando se abren camino alrededor del centro galáctico.
Cuando encuentra un grupo de estrellas con un contenido de metal similar, en un camino orbital similar, es razonable concluir que este grupo de estrellas es una población que ha estado junta durante mucho tiempo, quizás desde la formación.
Rix y sus colegas utilizaron datos de Gaia para observar estrellas gigantes rojas a unos pocos miles de años luz de la Vía Láctea. Identificaron 2 millones de estrellas, cuya luz fue analizada por una red neuronal que podía identificar metalicidades.
Y encontraron una población de estrellas con edades, abundancias y órbitas similares, lo que sugiere que estaban presentes antes de que la Vía Láctea se llenara de estrellas y se hinchara por las colisiones con otras galaxias, hace unos 11.000 millones de años.
Sabemos que las estrellas más antiguas de la Vía Láctea son anteriores a la primera gran colisión, con una galaxia llamada Gaia-Enceladus, pero esta población en el centro galáctico parece ser una población coherente de ellas.
Rix los ha llamado el “pobre viejo corazón” de la Vía Láctea, porque son pobres en metales, muy viejos y se pueden encontrar en el corazón de la galaxia. La población es, dicen los investigadores, los restos de protogalaxias.
Estos paquetes de estrellas que se formaron en el Universo primitivo no eran galaxias completas, sino sus semillas. En la infancia de la Vía Láctea, tres o cuatro de estas semillas se agruparon para formar el núcleo de lo que se convertiría en nuestra galaxia natal.
Las pobres estrellas del viejo corazón no nacieron en estas protogalaxias, sino que son la generación de estrellas que se formaron cuando las estrellas de las protogalaxias murieron. Tienen, según descubrieron los investigadores, más de 12.500 millones de años.
El descubrimiento fascinante plantea muchas preguntasque los investigadores esperan investigar.
¿Cuál es la distribución espacial de estas estrellas? ¿Tienen algún índice de abundancia especial que pueda darnos más información sobre las condiciones iniciales de la Vía Láctea? ¿Qué puede decirnos su distribución sobre el historial de colisiones de la Vía Láctea?
Y, quizás lo más apremiante, ¿pueden llevarnos a esas estrellas (más pequeñas, más tenues y más difíciles de encontrar) que pueden haber estado en las primeras protogalaxias cuando se unieron en las primeras etapas de formación de la Vía Láctea?
Puede ser viejo y pobre en metales, pero el antiguo corazón de la Vía Láctea podría terminar siendo extremadamente rico en respuestas sobre nuestra historia galáctica.
La investigación ha sido publicada en El diario astrofísico.