El descubrimiento de Shakti y Shiva

Una visualización de la Vía Láctea, con las estrellas que Khyati Malhan y Hans-Walter Rix identificaron en el conjunto de datos Gaia DR3 como pertenecientes a Shiva y Shakti mostradas como puntos de colores. Las estrellas Shiva se muestran en verde y las estrellas Shakti en rosa. La ausencia total de marcadores verdes y rosados ​​en algunas regiones no significa que no haya estrellas Shiva o Shakti allí, ya que el conjunto de datos utilizado para este estudio solo cubre regiones específicas dentro de nuestra galaxia. Crédito: S. Payne-Wardenaar / K. Malhan / MPIA

Los astrónomos han identificado lo que podrían ser dos dioses vía LácteaLos primeros componentes básicos de: Llamados “Shakti” y “Shiva”, parecen ser los restos de dos galaxias que se fusionaron hace entre 12 y 13 mil millones de años con una versión temprana de la Vía Láctea, contribuyendo al crecimiento inicial de nuestro hogar. galaxia. El nuevo descubrimiento es el equivalente astronómico a la identificación por parte de los arqueólogos de rastros de un asentamiento temprano que se desarrolló hasta convertirse en la gran ciudad actual. Fue necesario combinar datos de casi 6 millones de estrellas de la misión Gaia de la ESA con mediciones del estudio SDSS. Los resultados fueron publicados en Revista de Astrofísica.

La historia temprana de nuestra galaxia, la Vía Láctea, se caracteriza por la fusión de galaxias más pequeñas, lo que da lugar a bloques de construcción bastante grandes. Ahora, Khyati Malhan y Hans-Walter Rix del Instituto Max Planck de Astronomía han logrado identificar lo que podrían ser dos de los primeros bloques de construcción que todavía hoy pueden reconocerse como tales: fragmentos protogalácticos que se fusionaron con una versión temprana del nuestro planeta. La Vía Láctea hace entre 12 y 13 mil millones de años, justo al inicio de la era de formación de galaxias en el Universo.

Los componentes, que los astrónomos denominaron Shakti y Shiva, fueron identificados combinando datos del satélite de astrometría Gaia de la ESA con datos del estudio SDSS. Para los astrónomos, el resultado equivale a encontrar rastros de un antiguo asentamiento que hoy se ha transformado en una gran ciudad.

Rastrea los orígenes de estrellas de otras galaxias

Cuando las galaxias chocan y se fusionan, ocurren varios procesos en paralelo. Cada galaxia lleva consigo su propia reserva de gas hidrógeno. Después de la colisión, las nubes de gas hidrógeno se desestabilizan y en ellas se forman numerosas estrellas nuevas. Por supuesto, las galaxias entrantes también tienen sus propias estrellas y, en caso de fusión, las estrellas de las galaxias se mezclarán. A largo plazo, estas “estrellas acumuladas” también representarán parte de la población estelar de la galaxia combinada recién formada. Una vez que se complete la fusión, puede parecer imposible identificar qué estrellas provienen de qué galaxia predecesora. Pero en realidad existen al menos algunas formas de rastrear la ascendencia estelar.

La ayuda proviene de la física básica. Cuando las galaxias chocan y sus poblaciones estelares se mezclan, la mayoría de las estrellas conservan propiedades básicas, que están directamente relacionadas con la velocidad y dirección de la galaxia en la que se originaron. Las estrellas en la misma galaxia anterior a la fusión comparten valores similares tanto para su energía como para lo que los físicos llaman momento angular: el impulso asociado con el movimiento o la rotación orbital. Para las estrellas que se mueven en el campo gravitacional de una galaxia, tanto la energía como el momento angular se conservan: permanecen iguales a lo largo del tiempo. Busque grandes grupos de estrellas con valores similares e inusuales de energía y momento angular; es probable que encuentre un remanente de fusión.

Indicadores adicionales pueden ayudar a la identificación. Las estrellas que se formaron más recientemente contienen más elementos más pesados, lo que los astrónomos llaman “metales”, que las estrellas que se formaron hace mucho tiempo. Cuanto menor sea el contenido de metal (“metalicidad”), presumiblemente antes se formó la estrella. Cuando se intenta identificar estrellas que ya existían hace 13 mil millones de años, se deben buscar estrellas con un contenido de metal muy bajo (“pobres en metales”).

Exploraciones virtuales en un gran conjunto de datos

Identificar estrellas que se unieron a nuestra Vía Láctea como partes de otra galaxia solo ha sido posible hace relativamente poco tiempo. Requiere conjuntos de datos grandes y de alta calidad, y el análisis implica examinar los datos de manera inteligente para identificar la clase de objetos que se buscan. Este tipo de conjunto de datos sólo ha estado disponible durante unos pocos años. El satélite de astrometría Gaia de la ESA proporciona un conjunto de datos ideal para este tipo de arqueología galáctica basada en big data. Lanzado en 2013, durante la última década ha producido un conjunto de datos cada vez más preciso, que ahora incluye posiciones, cambios de posición y distancias de casi 1.500 millones de estrellas dentro de nuestra galaxia.

Los datos de Gaia han revolucionado los estudios de la dinámica de las estrellas en nuestra galaxia y ya han conducido al descubrimiento de subestructuras previamente desconocidas. Esto incluye el llamado flujo Encélado/Salchicha Gaia, un remanente de la fusión más grande más reciente que experimentó nuestra galaxia, hace entre 8 y 11 mil millones de años. También incluye dos características identificadas en 2022: el Ponto Creek identificado por Malhan y sus colegas y el “pobre viejo corazón” de la Vía Láctea identificado por Rix y sus colegas. Esta última es una población de estrellas que se acaba de formar durante las fusiones iniciales que crearon la proto-Vía Láctea y continúa residiendo en la región central de nuestra galaxia.

Rastros de Shakti y Shiva

Para su investigación actual, Malhan y Rix utilizaron datos de Gaia combinados con espectros estelares detallados del Sloan Digital Sky Survey (DR17). Estos últimos proporcionan información detallada sobre la composición química de las estrellas. Malhan dice: «Observamos que, para cierto grupo de estrellas pobres en metales, las estrellas estaban apiñadas alrededor de dos combinaciones específicas de energía y momento angular».

En contraste con el “pobre viejo corazón”, que también era visible en esos gráficos, los dos grupos de estrellas de ideas afines tenían un momento angular relativamente grande, consistente con grupos de estrellas que habían sido parte de galaxias separadas con las que se habían fusionado. Galaxia Láctea. Forma. Malhan llamó a estas dos estructuras Shakti y Shiva, la última una deidad importante del hinduismo y la primera una fuerza cósmica femenina representada a menudo como la consorte de Shiva.

Sus valores de energía y momento angular, así como su baja metalicidad general, comparable a la del «pobre viejo corazón», hacen de Shakti y Shiva buenos candidatos para algunos de los primeros ancestros de nuestra Vía Láctea. Rix dice: «Shakti y Shiva pueden ser las dos primeras incorporaciones al 'pobre viejo corazón' de nuestra Vía Láctea, comenzando su crecimiento hasta convertirse en una gran galaxia».

Numerosas investigaciones ya en marcha o que comenzarán en los próximos dos años prometen datos adicionales relevantes, tanto sobre espectros (SDSS-V, 4MOST) como sobre distancias precisas (LSST/Observatorio Rubin), que deberían permitir a los astrónomos tomar una decisión firme sobre si o no. Ni Shakti ni Shiva son un vistazo a la prehistoria más antigua de nuestra galaxia natal.

Referencia: “Shiva y Shakti: presuntos fragmentos protogalácticos en la Vía Láctea interior” por Khyati Malhan y Hans-Walter Rix, 21 de marzo de 2024, El diario de astrofísica.
DOI: 10.3847/1538-4357/ad1885