Gaia mide nuevas velocidades para la colisión entra la Vía Láctea y Andrómeda

Las futuras trayectorias orbitales de tres galaxias espirales: nuestra Vía Láctea (azul), Andrómeda, también conocida como M31 (roja), y Triangulum, también conocida como M33 (verde). El círculo indica la posición actual de cada galaxia, y sus trayectorias futuras se han calculado utilizando los datos de la segunda versión de la misión Gaia de la ESA. La Vía Láctea se muestra como una impresión artística, mientras que las imágenes de Andrómeda y Triangulum se basan en datos de Gaia. Las flechas a lo largo de las trayectorias indican la dirección estimada del movimiento de cada galaxia y sus posiciones, 2,5 mil millones de años en el futuro, mientras que las cruces marcan su posición estimada en unos 4,5 mil millones de años.Aproximadamente 4.500 millones de años a partir de ahora, la Vía Láctea y Andrómeda harán su primer paso cercano entre sí a una distancia de aproximadamente 400 000 años luz. Las galaxias continuarán acercándose entre sí y eventualmente se fusionarán para formar una galaxia elíptica. La escala lineal de 1 millón de años luz se refiere a las trayectorias de las galaxias; Las imágenes de la galaxia no están a escala. Crédito: Orbits: E. Patel, G. Besla (University of Arizona), R. van der Marel (STScI); Images: ESA (Milky Way); ESA/Gaia/DPAC (M31, M33)

El satélite Gaia de la ESA ha explorado dos galaxias cercanas para revelar los movimientos estelares de su interior y como un día acabarán por interactuar y colisionar con la Vía Láctea... con resultados sorprendentes.

El Grupo Local es un vasto conjunto de galaxias, entre las que se encuentra nuestra Vía Láctea. Esta, junto a las galaxias de Andrómeda y del Triángulo, —también denominadas M31 y M33, respectivamente— conforma la mayor parte de la masa del grupo. 

Aunque los astrónomos sospechaban desde hacía tiempo que Andrómeda acabaría por colisionar con la Vía Láctea, transformando completamente nuestro vecindario cósmico, los movimientos tridimensionales de las galaxias del Grupo Local no estaban claras, por lo que no se sabía bien cuál sería el futuro de nuestra galaxia anfitriona.

“Tuvimos que explorar los movimientos de las galaxias en 3D para descubrir cómo habían surgido y evolucionado, y qué influye en sus características y comportamiento —señala Roeland van der Marel, del Instituto de Ciencia sobre Telescopios Espaciales (STScI) de Baltimore (Estados Unidos), y autor principal del estudio del que se desprende esta información—. Lo logramos gracias al segundo paquete de datos de gran calidad publicado por Gaia”. 

El satélite Gaia de la ESAestá elaborando el mapa tridimensional más preciso de las estrellas del Universo cercano, y sus datos se están publicando por fases. En la investigación dirigida por van der Marel se emplearon datos del segundo lanzamiento, que tuvo lugar en abril de 2018. 

En estudios anteriores sobre el Grupo Local se han combinado observaciones, entre otros, del telescopio espacial Hubble de la NASA/ESA y el sistema terrestre de antenas de línea de base muy larga (VLBA) para averiguar cómo las órbitas de Andrómeda y del Triángulo han ido cambiando a lo largo del tiempo. Las dos galaxias espirales, con forma de disco, se hallan a una distancia de nosotros de entre 2,5 y 3 millones de años luz, y se encuentran lo bastante cerca entre sí como para interactuar. 

Había dos posibilidades: o bien la galaxia del Triángulo se encuentra en una órbita increíblemente larga, de 6.000 millones de años, alrededor de Andrómeda, pero ya ha caído en ella en el pasado, o bien esta es la primera vez que lo está haciendo. Cada escenario refleja un trayecto orbital distinto, que implicaría una historia de formación y un futuro diferente para cada galaxia. 

Una vista de todo el cielo de nuestra Galaxia de la Vía Láctea y galaxias vecinas, basada en mediciones de casi 1.700 millones de estrellas. El mapa muestra la densidad de estrellas observada por Gaia en cada porción del cielo entre julio de 2014 y mayo de 2016. Las regiones más brillantes indican concentraciones más densas de estrellas, mientras que las regiones más oscuras corresponden a parches del cielo donde se observan menos estrellas. En contraste con el mapa de brillo en color, que está dominado por las estrellas más brillantes y masivas, esta vista muestra la distribución de todas las estrellas, incluidas las débiles y distantes. La brillante estructura horizontal que domina la imagen es el plano galáctico, el disco aplanado que aloja a la mayoría de las estrellas en nuestra galaxia, con el centro galáctico en el centro. La característica alargada visible debajo del centro galáctico y que apunta en dirección hacia abajo es la galaxia enana Sagitario, un pequeño satélite de la Vía Láctea que está dejando atrás una corriente de estrellas como un efecto del tirón gravitatorio de nuestra Galaxia. Esta característica débil solo es visible en esta vista, y no en el mapa de todo el cielo basado en la luminosidad de las estrellas, que está dominada por fuentes brillantes. Las regiones más oscuras a lo largo del plano galáctico corresponden a nubes de primer plano de gas y polvo interestelares, que absorben la luz de las estrellas ubicadas más lejos, detrás de las nubes. Muchos de estos esconden guarderías estelares donde nacen nuevas generaciones de estrellas. Esparcidos por la imagen también hay muchos cúmulos globulares y abiertos, agrupaciones de estrellas unidas por su gravedad mutua, así como galaxias enteras más allá de la nuestra. Los dos objetos brillantes en la parte inferior derecha de la imagen son las Nubes de Magallanes Grandes y Pequeñas, dos galaxias enanas que orbitan la Vía Láctea. También son visibles otras galaxias cercanas, sobre todo el vecino galáctico más grande de la Vía Láctea, la galaxia de Andrómeda (también conocida como M31), vista en la parte inferior izquierda de la imagen junto con su satélite, la galaxia Triangulum (M33). Una serie de artefactos también son visibles en la imagen en forma de rasgos curvos y franjas más oscuras, aunque en mucho menor grado con respecto al primer mapa del cielo de Gaia, que se basó en solo 14 meses de los datos del satélite. Estas características no son de origen astronómico, sino que reflejan el procedimiento de escaneo de Gaia y se desvanecerán gradualmente a medida que se recopilen más datos durante la misión de cinco años. La segunda publicación de datos de Gaia se hizo pública el 25 de abril de 2018 e incluye la posición y el brillo de casi 1.700 millones de estrellas, y el paralaje, el movimiento y el color adecuados de más de 1.300 millones de estrellas. También incluye la velocidad radial de más de siete millones de estrellas, la temperatura de la superficie de más de 100 millones y otros parámetros astrofísicos de 70–80 millones de estrellas. También hay más de 500 000 fuentes variables y la posición de 14 099 objetos conocidos del Sistema Solar, la mayoría de ellos asteroides, incluidos en el lanzamiento. Crédito: ESA / Gaia / DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO la temperatura de la superficie de más de 100 millones y otros parámetros astrofísicos de 70 a 80 millones de estrellas. También hay más de 500 000 fuentes variables y la posición de 14 099 objetos conocidos del Sistema Solar, la mayoría de ellos asteroides, incluidos en el lanzamiento. Crédito: ESA / Gaia / DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO la temperatura de la superficie de más de 100 millones y otros parámetros astrofísicos de 70 a 80 millones de estrellas. También hay más de 500 000 fuentes variables y la posición de 14 099 objetos conocidos del Sistema Solar, la mayoría de ellos asteroides, incluidos en el lanzamiento. Crédito: ESA / Gaia / DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO

Mientras que Hubble ha obtenido la vista más nítida jamás lograda de Andrómeda y el Triángulo, Gaia está midiendo la posición individual y el movimiento de muchas de sus estrellas con una precisión inédita. 

“Hemos rastreado los datos de Gaia e identificado miles de estrellas en las dos galaxias, para después estudiar su movimiento dentro de estas —apunta Mark Farda, también del STScI y coautor del estudio—. Aunque el principal objetivo de Gaia es estudiar la Vía Láctea, es lo bastante potente como para detectar estrellas especialmente brillantes y masivas en regiones cercanas de formación estelar, incluso en galaxias más allá de la nuestra”. 

Los movimientos estelares medidos por Gaia no solo muestran el desplazamiento por el espacio de estas las galaxias, sino también cómo cada una de ellas rota sobre su propio eje. Hace un siglo, cuando los astrónomos empezaron a comprender la naturaleza de las galaxias, la medición de su rotación era algo muy ansiado, aunque imposible con los telescopios disponibles en aquel momento.

“Para poder lograrlo ha hecho falta un observatorio tan avanzado como Gaia —añade van der Marel—. Por primera vez hemos medido la rotación de M31 y M33 en el firmamento. Los astrónomos solían ver las galaxias como mundos agrupados que no podían constituir ‘islas’ independientes, pero ahora sabemos que no es así. Hemos necesitado 100 años y contar con Gaia para poder medir la minúscula velocidad de rotación real de nuestra vecina galáctica, M31. Esto nos va a ayudar a conocer mejor la naturaleza de las galaxias”. 

Una vista de la galaxia de Andrómeda, también conocida como M31, con medidas de los movimientos de las estrellas dentro de la galaxia. Esta galaxia espiral es el vecino grande más cercano de nuestra Vía Láctea. La imagen de fondo, obtenida con el satélite Galex de la NASA en longitudes de onda casi ultravioleta, resalta las regiones dentro de la galaxia donde se forman las estrellas. Los símbolos azules marcan las ubicaciones de las estrellas jóvenes y brillantes que se usaron para medir el movimiento de la galaxia, y las flechas amarillas indican los movimientos estelares promedio en varias ubicaciones, según los datos de la segunda versión del satélite Gaia de la ESA. Una rotación en sentido antihorario del disco de la galaxia espiral es evidente. Se espera que la precisión de estas mediciones mejore con los futuros lanzamientos de datos de Gaia. Crédito: ESA / Gaia (movimientos de estrellas); NASA / Galex (imagen de fondo); R. van der Marel, M. Fardal, J.

Al combinar las observaciones existentes con el nuevo lanzamiento de datos de Gaia, los investigadores han podido determinar el movimiento de Andrómeda y el Triángulo a través del espacio, así como calcular la ruta orbital de cada galaxia tanto atrás como adelante en el tiempo durante miles de millones de años. 

“Las velocidades encontradas muestran que M33 no puede hallarse en una larga órbita alrededor de M31 —advierte Ekta Patel, de la Universidad de Arizona (Estados Unidos) y coautor del estudio—: todos nuestros modelos implican que M33 debe de estar empezando a caer en M31”. 

A pesar de que la Vía Láctea y Andrómeda aún están destinadas a colisionar y fusionarse, es probable que tanto el momento como el grado de destrucción de esta interacción sea distinto de lo esperado. 

La imagen más nítida jamás de la Galaxia de Andrómeda. Crédito: : NASA, ESA, J. Dalcanton (University of Washington, USA), B. F. Williams (University of Washington, USA), L. C. Johnson (University of Washington, USA), the PHAT team, and R. Gendler

Como el movimiento de Andrómeda difiere en cierta medida de las estimaciones anteriores, es muy posible que esta galaxia toque de refilón a la Vía Láctea, en lugar de chocar con ella de frente. Además, esto no sucederá en 3.900 millones de años, sino en 4.500 millones: unos 600 millones de años más tarde de lo previsto.

“Este hallazgo es crucial para nuestra comprensión de la evolución e interacción de las galaxias —afirma Timo Prusti, científico del proyecto Gaia de la ESA—. Hemos visto fenómenos poco comunes tanto en M31 como en M33, como formas irregulares en flujos y colas de estrellas y gas. Si las galaxias no se han unido hasta ahora, estos fenómenos no pueden deberse a las fuerzas desencadenadas durante una fusión. Quizá se formaran por la interacción con otras galaxias, o mediante dinámicas de gas en el interior de las propias galaxias”. 

“Gaia se diseñó sobre todo para cartografiar las estrellas de la Vía Láctea, pero este nuevo estudio muestra que el satélite está superando las expectativas y que puede proporcionar información única sobre la estructura y las dinámicas de galaxias más allá de la nuestra. Cuanto más observe Gaia los minúsculos movimientos de estas galaxias por el firmamento, más precisas serán nuestras mediciones”.

Fuente: ESA,