Nuestro planeta está lejos de ser el centro del Universo, como proclamaban en la antigüedad sabios como Aristóteles o Ptolomeo. Estamos en la zona exterior de una galaxia espiral con cuatro brazos característicos llamada Vía Láctea.
Al estar inmersos en el plano galáctico, no tenemos la perspectiva ni la vista de pájaro necesaria para conocer su aspecto preciso, ni es fácil determinar su tamaño exacto. Afortunadamente, con los datos disponibles de la misión europea Gaia y las observaciones de otras galaxias similares a la nuestra, podemos determinar su forma en detalle y estimar eficazmente su tamaño.
En este sentido, un equipo de astrónomos descubrió recientemente que los brazos espirales exteriores de la Vía Láctea pueden extenderse un 10% más de lo que se pensaba anteriormente.
Para llegar a esta conclusión, los investigadores realizaron mediciones precisas de la distancia a las nubes de polvo en los brazos espirales de nuestra galaxia, utilizando datos del observatorio Chandra de la NASA y el observatorio XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea (ESA).
Estructura de la Vía Láctea
Se estima que la Vía Láctea alberga entre 100 y 400 mil millones de estrellas. Tiene forma de espiral con tres regiones principales bien diferenciadas: un bulbo central, un disco galáctico con brazos espirales, y un halo, una esfera que rodea completamente el disco y el bulbo.
La Vía Láctea vista desde dos perspectivas diferentes. Desde arriba o a vista de pájaro (imagen de la izquierda), se puede ver en detalle el bulbo central y el disco galáctico que contiene los brazos característicos de la galaxia espiral. Tenga en cuenta la ubicación del sistema solar en el brazo secundario (brazo de Orión) en las afueras de nuestra galaxia. En perspectiva de borde o perfil (imagen de la derecha), el fino espesor del disco es evidente, en comparación con su longitud total. ESA., CC BI
El disco tiene un diámetro aproximado de unos 100 mil años luz y es muy delgado, de sólo 1000 años luz de espesor. No es completamente plano, sino que tiene una forma ligeramente curva. Nuestro sistema solar está situado en uno de los brazos exteriores del disco, a unos 26.000 años luz del agujero negro supermasivo Sagitario A*.
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Una galaxia con cuatro brazos espirales
Quizás la característica más bella de este tipo de galaxias sea la existencia de brazos espirales en su disco.
Estas estructuras son regiones de alta concentración de gas y materia estelar con tonos más azules que el resto del disco. Esto indica que las estrellas que las forman son extremadamente masivas y muy jóvenes, por lo que están quemando rápidamente sus grandes reservas de combustible nuclear. Como consecuencia, los brazos espirales están asociados con regiones activas donde constantemente se forman estrellas.
En concreto, la Vía Láctea consta de dos brazos principales (Escudo-Centauri y Perseo) y dos brazos secundarios prominentes (Norma y Sagitario). Además, encontramos el brazo de Orión, una rama secundaria situada entre los brazos de Sagitario y Perseo, donde se encuentra nuestro sistema solar.
Una recreación artística de la Vía Láctea que incluye los nombres de los cuatro brazos distintivos de nuestra galaxia. NASA/JPL-Caltech/R. Herido (SSC/Caltech)., CC BI
Ahora, con los resultados de esta nueva investigación, las distancias entre los brazos más externos y el centro galáctico han cambiado significativamente. ¿Cómo es eso posible?
Los ecos de tres intensas explosiones extragalácticas
La clave estaba en estudiar las ondas de rayos X reflejadas por las nubes de polvo que se encuentran en los brazos espirales más externos. Esta intensa radiación proviene del lado exterior de la Vía Láctea y tiene su origen en eventos extremadamente violentos, como el colapso de estrellas masivas o las fusiones de estrellas de neutrones (las llamadas "explosiones de rayos gamma" o GRB).
Los ecos de rayos X tienen una estructura de anillo y sus diámetros, observados por el telescopio espacial Chandra, permiten determinar la distancia a la Tierra. Así, los anillos más grandes corresponden a las nubes de polvo que se encuentran más cercanas a nosotros.
Anillos de rayos X generados por el estallido de rayos gamma (y rebotados en las nubes de polvo en los brazos exteriores de la Vía Láctea) fotografiados por el Telescopio Espacial Chandra. Rayos X: NASA/CKSC/INAF/B. Vaia y col.; Óptico: Pan-STARRS; Procesamiento de imágenes: NASA/CKSC/SAO/N.Volk & P.Edmonds., CC BI
En concreto, los investigadores analizaron tres fuentes de esta potente radiación, denominadas GRB 031203, GRB 160623A y la más reciente, GRB 221009A (el nombre de cada ráfaga indica el año, mes y día de observación, en ese orden).
Un tamaño más grande de lo que ya conocíamos
Al analizar estos tres estallidos de rayos gamma, los investigadores calcularon las distancias a los tres brazos espirales de la Vía Láctea, en orden creciente de distancia desde el centro galáctico: el brazo de Perseo, el brazo exterior y el brazo exterior del Escudo Centauri.
En dirección a uno de los GRB, los astrónomos descubrieron que tanto el brazo exterior como el brazo exterior del Escudo Centauri están aproximadamente un 10% más lejos de lo que se pensaba anteriormente.
Una recreación artística de la Vía Láctea que detalla los cambios en las distancias entre los brazos más externos de nuestra galaxia (imagen de la izquierda, dimensiones de la Vía Láctea con los datos utilizados hasta ahora; imagen de la derecha, nuevas dimensiones basadas en el nuevo estudio). NASA/CKSC/A. Hobart., CC BI
Esta forma de calcular distancias se basa en la geometría, mientras que la mayoría de los demás métodos dependen de suposiciones sobre cómo gira la Vía Láctea, con un alto grado de incertidumbre en las regiones exteriores.
Carencias y un futuro prometedor
Sin embargo, aunque esta técnica original mejoró enormemente la precisión a la hora de medir el tamaño de nuestra galaxia, no puede utilizarse de forma sistemática para obtener mediciones futuras. El problema es que los estallidos de intensos rayos gamma visibles a través del plano galáctico son muy raros. Y sin ellos el estudio de los ecos de rayos X no es posible.
Sin embargo, el conocimiento de la Vía Láctea seguirá creciendo en los próximos años.
No sólo serán esenciales los datos cada vez más detallados del observatorio Gaia, sino también la futura contribución de NevAthens, el observatorio de rayos X de próxima generación de la ESA, que permitirá a los científicos sondear los ecos de rayos X, mucho más débiles, en las regiones exteriores de nuestra galaxia.
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