Los astrónomos encuentran una «ruptura» en uno de los brazos espirales de la Vía Láctea

Esta ilustración muestra el conocimiento actual de los astrónomos sobre la estructura a gran escala de la Vía Láctea | foto NASA/JPL-Caltech

Los científicos han detectado una característica de nuestra galaxia, la Vía Láctea, que no se conocía hasta ahora: un conjunto de estrellas jóvenes y nubes de gas de formación estelar sobresale de uno de sus brazos espirales, parecido a como una astilla sobresale de una tabla de madera.

Con una extensión de unos 3.000 años luz, se trata de la primera estructura importante identificada con una orientación tan dramáticamente diferente a la del brazo galáctico. Los astrónomos tienen una idea aproximada del tamaño y la forma de los brazos de la Vía Láctea, pero hay muchas cosas que no se conocen: no pueden ver la estructura completa de nuestra galaxia porque la Tierra está dentro de ella. Es como estar en medio de Times Square e intentar dibujar un mapa de la isla de Manhattan.

Para saber más, los autores del estudio se centraron en una porción cercana de uno de los brazos de la galaxia, llamado brazo de Sagitario. Utilizando el telescopio espacial Spitzer de la NASA antes de su retirada en enero de 2020, buscaron estrellas recién nacidas, enclavadas en las nubes de gas y polvo (llamadas nebulosas) donde se forman. Spitzer detecta la luz infrarroja que puede penetrar en esas nubes, mientras que la luz visible (la que pueden ver los ojos humanos) queda bloqueada.

Una ruptura en el brazo de Sagitario de la Vía Láctea | Foto NASA/JPL-Caltech

Se cree que las estrellas y nebulosas jóvenes se alinean estrechamente con la forma de los brazos en los que residen. Para obtener una visión en 3D del segmento del brazo, los científicos utilizaron los últimos datos publicados por la misión Gaia de la ESA (Agencia Espacial Europea) para medir las distancias precisas a las estrellas. Los datos combinados revelaron que la larga y delgada estructura asociada al Brazo de Sagitario está formada por estrellas jóvenes que se mueven casi a la misma velocidad y en la misma dirección a través del espacio.

Una propiedad clave de los brazos espirales es lo estrechamente que se enrollan alrededor de una galaxia, dijo Michael Kuhn, astrofísico de Caltech y autor principal del artículo. Esta característica se mide por el ángulo de inclinación del brazo. Un círculo tiene un ángulo de inclinación de 0 grados, y a medida que la espiral se vuelve más abierta, el ángulo de inclinación aumenta.

La mayoría de los modelos de la Vía Láctea sugieren que el brazo de Sagitario forma una espiral con un ángulo de inclinación de unos 12 grados, pero la estructura que hemos examinado destaca realmente con un ángulo de casi 60 grados. Estructuras similares -a veces denominadas espolones o plumas- se encuentran habitualmente sobresaliendo de los brazos de otras galaxias espirales. Durante décadas, los científicos se han preguntado si los brazos espirales de nuestra Vía Láctea también están salpicados de estas estructuras o si son relativamente suaves.

El elemento recién descubierto 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 de la Laguna. En la década de 1950, un equipo de astrónomos realizó mediciones aproximadas de la distancia a algunas de las estrellas de estas nebulosas y pudo deducir la existencia del Brazo de Sagitario. Su trabajo proporcionó algunas de las primeras pruebas de la estructura espiral de nuestra galaxia.

Las distancias están entre las cosas más difíciles de medir en astronomía, dijo el coautor Alberto Krone-Martins, astrofísico y profesor de informática en la Universidad de California, Irvine, y miembro del Consorcio de Procesamiento y Análisis de Datos de Gaia (DPAC). Sólo las recientes y directas mediciones de distancia de Gaia hacen que la geometría de esta nueva estructura sea tan evidente.

Aquí se muestran las nebulosas Águila, Omega, Trífida y Laguna, fotografiadas por el telescopio espacial infrarrojo Spitzer de la NASA. Estas nebulosas forman parte de una estructura dentro del brazo de Sagitario de la Vía Láctea que sobresale del brazo en un ángulo espectacular | Foto NASA

En el estudio, los investigadores también se basaron en un catálogo de más de cien mil estrellas recién nacidas descubiertas por Spitzer en un análisis de la galaxia llamado Galactic Legacy Infrared Mid-Plane Survey Extraordinaire (GLIMPSE). Cuando juntamos los datos de Gaia y Spitzer y vemos por fin este mapa detallado y tridimensional, podemos ver que hay una gran complejidad en esta región que no se había visto antes, dijo Kuhn.

Los astrónomos aún no comprenden del todo las causas de la formación de 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 las estrellas individuales es útil para entender este fenómeno: Las estrellas de la estructura recién descubierta probablemente se formaron en torno a la misma época, en la misma zona general, y fueron influenciadas de forma única por las fuerzas que actúan dentro de la galaxia, incluyendo la gravedad y la distorsión debida a la rotación de la galaxia.

En última instancia, esto nos recuerda que hay muchas incertidumbres sobre la estructura a gran escala de la Vía Láctea, y que tenemos que fijarnos en los detalles si queremos entender ese panorama general, dijo uno de los coautores del artículo, Robert Benjamin, astrofísico de la Universidad de Wisconsin-Whitewater e investigador principal del estudio GLIMPSE. Esta estructura es una pequeña pieza de la Vía Láctea, pero podría decirnos algo significativo sobre la Galaxia en su conjunto.


Fuentes

Jet Propulsion Laboratory – Caltech | A high pitch angle structure in the Sagittarius Arm, M. A. Kuhn, R. A. Benjamin, C. Zucker, A. Krone-Martins, R. S. de Souza, A. Castro-Ginard, E. E. O. Ishida, M. S. Povich and L. A. Hillenbrand. A&A, 651 (2021) L10. DOI:doi.org/10.1051/0004-6361/202141198