Hasta cierto punto, sabemos más sobre sistemas estelares distantes que sobre nuestra propia galaxia: la Vía Láctea. Su estructura es más difícil de estudiar que la estructura de cualquier otra galaxia, porque hay que estudiarla desde adentro, y muchas cosas no son tan fáciles de ver. Las nubes de polvo interestelar absorben la luz de una miríada de estrellas distantes.
Solo con el desarrollo de la radioastronomía y el advenimiento de los telescopios infrarrojos, los científicos han podido comprender cómo funciona nuestra galaxia. Pero muchos detalles siguen sin estar claros hasta el día de hoy. Incluso se estima aproximadamente el número de estrellas en la Vía Láctea. Las últimas guías electrónicas enumeran números de 100 a 300 mil millones de estrellas.
No hace mucho tiempo se creía que nuestro Galaxy tiene 4 brazos grandes. Pero en 2008, astrónomos de la Universidad de Wisconsin publicaron los resultados del procesamiento de unas 800.000 imágenes infrarrojas tomadas por el Telescopio Espacial Spitzer. Su análisis mostró que la Vía Láctea tiene solo dos brazos. En cuanto a las otras mangas, son solo ramas laterales estrechas. Entonces, la Vía Láctea es una galaxia espiral con dos brazos. Cabe señalar que la mayoría de las galaxias espirales que conocemos también tienen solo dos brazos.
"Gracias al telescopio Spitzer, tenemos la oportunidad de repensar la estructura de la Vía Láctea", dijo el astrónomo Robert Benjamin de la Universidad de Wisconsin, hablando en la conferencia de la Sociedad Astronómica Estadounidense. "Estamos refinando nuestra comprensión de la Galaxia de la misma manera que hace siglos, cuando los descubridores viajaron por todo el mundo, refinaron y repensaron ideas previas sobre cómo es la Tierra".
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Desde principios de los años 90 del siglo XX, las observaciones realizadas en el rango infrarrojo han ido cambiando cada vez más nuestro conocimiento de la estructura de la Vía Láctea, porque los telescopios infrarrojos permiten mirar a través de nubes de gas y polvo y ver lo que es inaccesible para los telescopios convencionales.
2004 - La edad de nuestra galaxia se estimó en 13,6 mil millones de años. Surgió poco después del Big Bang. Al principio, era una burbuja de gas difusa que contenía principalmente hidrógeno y helio. Con el tiempo, se convirtió en una enorme galaxia espiral en la que ahora vivimos.
características generales
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Pero, ¿cómo procedió la evolución de nuestra galaxia? ¿Cómo se formó, lentamente o, por el contrario, muy rápidamente? ¿Cómo estaba saturada de elementos pesados? ¿Cómo cambió la forma de la Vía Láctea y su composición química durante miles de millones de años? Los científicos aún tienen que proporcionar respuestas detalladas a estas preguntas.
Nuestra galaxia tiene unos 100.000 años luz de largo y el grosor medio del disco galáctico es de unos 3.000 años luz (el grosor de su parte convexa, el bulto, alcanza los 16.000 años luz). Sin embargo, en 2008 el astrónomo australiano Brian Gensler, después de analizar los resultados de las observaciones de los púlsares, sugirió que el disco galáctico es probablemente el doble de grueso de lo que comúnmente se cree.
¿Nuestra galaxia es grande o pequeña según los estándares cósmicos? En comparación, la Nebulosa de Andrómeda, la galaxia grande más cercana a nosotros, tiene aproximadamente 150.000 años luz de diámetro.
A finales de 2008, los investigadores establecieron mediante métodos de radioastronomía que la Vía Láctea gira más rápido de lo que se pensaba. A juzgar por este indicador, su masa es aproximadamente una vez y media más alta de lo que comúnmente se creía. Según diversas estimaciones, oscila entre 1,0 y 1,9 billones de masas solares. Nuevamente, a modo de comparación: la masa de la nebulosa de Andrómeda se estima en al menos 1,2 billones de masas solares.
Estructura de las galaxias
Entonces, la Vía Láctea no es inferior en tamaño a la nebulosa de Andrómeda. "Ya no deberíamos tratar a nuestra galaxia como la hermana pequeña de la nebulosa de Andrómeda", dijo el astrónomo Mark Reid del Centro Smithsonian de Astrofísica de la Universidad de Harvard. Al mismo tiempo, dado que la masa de nuestra Galaxia es mayor de lo esperado, su fuerza gravitacional también es mayor, lo que significa que la probabilidad de su colisión con otras galaxias cercanas también aumenta.
Calabozo
Nuestra galaxia está rodeada por un halo globular que alcanza los 165.000 años luz de diámetro. Los astrónomos a veces se refieren al halo como la "atmósfera galáctica". Contiene aproximadamente 150 cúmulos globulares, así como una pequeña cantidad de estrellas antiguas. El resto del espacio del halo está lleno de gas enrarecido, así como de materia oscura. La masa de este último se estima en aproximadamente un billón de masas solares.
Los brazos espirales de la Vía Láctea contienen enormes cantidades de hidrógeno. Aquí es donde siguen naciendo las estrellas. Con el tiempo, las estrellas jóvenes abandonan los brazos de las galaxias y "migran" al disco galáctico. Sin embargo, las estrellas más masivas y brillantes no viven lo suficiente, por lo que no tienen tiempo para alejarse de su lugar de nacimiento. No es una coincidencia que los brazos de nuestra Galaxia brillen con tanta intensidad. La mayor parte de la Vía Láctea está formada por estrellas pequeñas y no muy masivas.
La parte central de la Vía Láctea se encuentra en la constelación de Sagitario. Esta zona está rodeada de oscuras nubes de gas y polvo, más allá de las cuales no se ve nada. Solo desde la década de 1950, utilizando los medios de la radioastronomía, los científicos han podido ver gradualmente lo que hay allí. En esta parte de la Galaxia, se descubrió una poderosa fuente de radio, llamada Sagitario A. Las observaciones mostraron que una masa se concentra aquí, excediendo la masa del Sol en varios millones de veces. La explicación más aceptable para este hecho solo es posible: hay un agujero negro en el centro de nuestra galaxia.
Ahora, por alguna razón, se tomó un descanso para sí misma y no muestra mucha actividad. La afluencia de materia aquí es muy escasa. Quizás con el tiempo, el agujero negro tendrá apetito. Entonces volverá a empezar a absorber el velo de gas y polvo que lo rodea, y la Vía Láctea se unirá a la lista de galaxias activas. Es posible que antes de esto en el centro de la Galaxia las estrellas comiencen a aparecer con fuerza. Es probable que estos procesos se repitan con regularidad.
2010 - Los astrónomos estadounidenses que utilizaron el telescopio espacial Fermi, diseñado para observar las fuentes de radiación gamma, descubrieron dos estructuras misteriosas en nuestra galaxia: dos enormes burbujas que emiten radiación gamma. Cada uno de ellos tiene un diámetro promedio de 25.000 años luz. Se dispersan desde el centro de la Galaxia en las direcciones norte y sur. Quizás estemos hablando de las corrientes de partículas que alguna vez fueron emitidas por un agujero negro en el medio de la Galaxia. Otros investigadores creen que estamos hablando de nubes de gas que explotaron cuando nacieron las estrellas.
Varias galaxias enanas se encuentran alrededor de la Vía Láctea. Las más famosas son las Nubes de Magallanes Grandes y Pequeñas, que están conectadas a la Vía Láctea por una especie de puente de hidrógeno, una enorme columna de gas que se extiende detrás de estas galaxias. Se llamó "Corriente de Magallanes". Se extiende por unos 300.000 años luz. Nuestra galaxia envuelve constantemente las galaxias enanas más cercanas, en particular, la galaxia Sagitario, que se encuentra a 50.000 años luz del centro galáctico.
Queda por agregar que la Vía Láctea y la nebulosa de Andrómeda se están moviendo una hacia la otra. Presumiblemente, en 3 mil millones de años, ambas galaxias se fusionarán, formando una galaxia elíptica más grande, que ya ha sido nombrada "Miel Lechosa".
El origen de la Vía Láctea
Durante mucho tiempo, se creyó que la Vía Láctea se formaba gradualmente. 1962 - Olin Eggen, Donald Linden-Bell y Allan Sandage propusieron una hipótesis que se conoció como el modelo ELS (llamado así por las letras iniciales de sus apellidos). Según ella, una nube homogénea de gas una vez giró lentamente en lugar de la Vía Láctea. Se parecía a una bola y tenía aproximadamente 300.000 años luz de diámetro, y consistía principalmente en hidrógeno y helio. Bajo la influencia de la gravedad, la protogalaxia se contrajo y se volvió plana; al mismo tiempo, su rotación se aceleró notablemente.
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Nebulosa de Andrómeda
Durante casi dos décadas, este modelo se adaptó a los científicos. Pero las nuevas observaciones mostraron que la Vía Láctea no pudo haber surgido como dictaban los teóricos.
Según este modelo, primero se forma un halo y luego un disco galáctico. Pero el disco también contiene estrellas muy antiguas, por ejemplo, la gigante roja Arcturus, cuya edad es de más de 10 mil millones de años, o numerosas enanas blancas de la misma edad.
Se han encontrado cúmulos globulares tanto en el disco galáctico como en el halo que son más jóvenes de lo que sugiere el modelo ELS. Obviamente, son absorbidos por nuestra galaxia posterior.
Muchas estrellas en el halo giran en una dirección diferente a la Vía Láctea. Quizás ellos también estuvieron una vez fuera de la Galaxia, pero luego fueron arrastrados a este "vórtice estelar", como un nadador accidental en un remolino.
1978 Leonard Searle y Robert Zinn propusieron su propio modelo para la formación de la Vía Láctea. Fue designado como el "modelo SZ". Ahora la historia del Galaxy se ha vuelto mucho más complicada. No hace mucho, en la mente de los astrónomos, su juventud se describía simplemente como, en opinión de los físicos, un movimiento de traslación rectilíneo. La mecánica de lo que estaba sucediendo era claramente visible: había una nube homogénea; consistía únicamente en esparcir uniformemente el gas. Nada, por su presencia, complicó los cálculos de los teóricos.
Ahora, en lugar de una enorme nube en las visiones de los científicos, aparecieron a la vez varias nubes pequeñas, fantásticamente dispersas. Entre ellos estaban las estrellas; sin embargo, estaban ubicados solo en el halo. Todo dentro del halo hervía: las nubes chocaron; las masas de gas se mezclaron y compactaron. Con el tiempo, se formó un disco galáctico a partir de esta mezcla. En él comenzaron a aparecer nuevas estrellas. Pero este modelo fue posteriormente criticado.
Era imposible entender qué conectaba el halo y el disco galáctico. Este disco engrosado y la escasa envoltura estelar que lo rodea tenían poco en común. Ya después de que Searle y Zinn hicieran su modelo, resultó que el halo gira demasiado lentamente para formar un disco galáctico. A juzgar por la distribución de los elementos químicos, estos últimos surgieron del gas protogaláctico. Finalmente, el momento angular del disco resultó ser 10 veces mayor que el del halo.
El secreto es que ambos modelos contienen una pizca de verdad. El problema es que son demasiado simples y unilaterales. Ambos parecen ahora fragmentos de la misma receta con la que se creó la Vía Láctea. Eggen y sus colegas leyeron algunas líneas de esta receta, Searle y Zinn algunas más. Por lo tanto, al tratar de volver a imaginar la historia de nuestra galaxia, de vez en cuando notamos líneas familiares que ya se han leído una vez.
Vía láctea. Modelo de computadora
Así que todo comenzó poco después del Big Bang. “Hoy en día se acepta generalmente que las fluctuaciones en la densidad de la materia oscura dieron lugar a las primeras estructuras, los denominados halos oscuros. Gracias a la fuerza de la gravedad, estas estructuras no se desintegraron”, apunta el astrónomo alemán Andreas Burkert, autor de un nuevo modelo del nacimiento de la Galaxia.
Los halos oscuros se convirtieron en los embriones (núcleos) de las galaxias futuras. El gas se acumula a su alrededor bajo la influencia de la gravedad. Se produjo un colapso homogéneo, como lo describe el modelo ELS. 500-1000 millones de años después del Big Bang, los cúmulos de gas que rodeaban los halos oscuros se convirtieron en "incubadoras" de estrellas. Aquí aparecieron pequeñas protogalaxias. En densas nubes de gas, surgieron los primeros cúmulos globulares, porque las estrellas nacieron aquí cientos de veces más a menudo que en cualquier otro lugar. Las protogalaxias chocaron y se fusionaron entre sí; así es como se formaron las grandes galaxias, incluida nuestra Vía Láctea. Hoy está rodeada de materia oscura y un halo de estrellas individuales y sus cúmulos globulares, estas ruinas del universo, cuya edad es de más de 12 mil millones de años.
Había muchas estrellas muy masivas en las protogalaxias. En menos de unas pocas decenas de millones de años, la mayoría explotó. Estas explosiones enriquecieron las nubes de gas con elementos químicos pesados. Por lo tanto, no nacieron estrellas en el disco galáctico como en el halo; contenían cientos de veces más metales. Además, estas explosiones generaron poderosos vórtices galácticos que calentaron el gas y lo sacaron de las protogalaxias. Se ha producido la separación de masas de gas y materia oscura. Esta fue la etapa más importante en la formación de las galaxias, no se tuvo en cuenta previamente en ningún modelo.
Al mismo tiempo, los halos oscuros chocaban cada vez más entre sí. Además, las protogalaxias se estiraron o se desintegraron. Estas catástrofes recuerdan las cadenas de estrellas que se han conservado en el halo de la Vía Láctea desde la época de la "juventud". Al estudiar su ubicación, es posible evaluar los hechos ocurridos en esa época. Gradualmente, una vasta esfera se formó a partir de estas estrellas: el halo que vemos. A medida que se enfriaba, las nubes de gas penetraron en él. Su momento angular se conservó, porque no colapsaron en un solo punto, sino que formaron un disco giratorio. Todo esto sucedió hace más de 12 mil millones de años. El gas se comprimió ahora como se describe en el modelo ELS.
En este momento, también se forma el "abultamiento" de la Vía Láctea, su parte media, que se asemeja a un elipsoide. Bulge está compuesto por estrellas muy viejas. Probablemente surgió de la fusión de las protogalaxias más grandes que mantuvieron nubes de gas durante más tiempo. Entre ellos se encontraban estrellas de neutrones y pequeños agujeros negros, reliquias de supernovas en explosión. Se fusionaron entre sí, absorbiendo simultáneamente corrientes de gas. Quizás así es como nació un enorme agujero negro, que ahora está en el centro de nuestra Galaxia.
La historia de la Vía Láctea es mucho más caótica de lo que se pensaba. Nuestra galaxia natal, impresionante incluso para los estándares cósmicos, se formó después de una serie de impactos y fusiones, después de una serie de catástrofes cósmicas. Aún hoy se pueden encontrar rastros de esos viejos eventos.
Entonces, por ejemplo, no todas las estrellas de la Vía Láctea giran alrededor del centro galáctico. Probablemente, durante los miles de millones de años de su existencia, nuestra Galaxia "se tragó" a muchos compañeros de viaje. Cada décima estrella del halo galáctico tiene menos de 10 mil millones de años. Para entonces, la Vía Láctea ya se había formado. Quizás estos son los restos de las galaxias enanas que alguna vez fueron capturadas. Un grupo de científicos británicos del Instituto Astronómico (Cambridge), liderado por Gerard Gilmour, calculó que la Vía Láctea, al parecer, podría absorber de 40 a 60 galaxias enanas del tipo Karin.
Además, la Vía Láctea atrae enormes masas de gas. Entonces, en 1958, los astrónomos holandeses notaron muchas manchas pequeñas en el halo. De hecho, resultaron ser nubes de gas, que consistían principalmente en átomos de hidrógeno y se precipitaron hacia el disco galáctico.
Nuestra Galaxy no moderará su apetito en el futuro. Quizás absorba las galaxias enanas más cercanas a nosotros: Fornax, Karina y, probablemente, Sextans, y luego se fusionará con la nebulosa de Andrómeda. Alrededor de la Vía Láctea, este insaciable "caníbal estelar", quedará incluso desierta.
A. Volkov
