Toman muestras de diez millones de estrellas para crear un historial químico de la Vía Láctea

Han publicado un nuevo catálogo de muestras de más de 24 millones de estrellas que pueden usarse para descifrar la historia química de los elementos en la Vía Láctea.

Las estrellas son consideradas las principales fábricas de los elementos que integran todo el universo conocido. Todos los elementos de la tabla periódica forman sólo cinco por ciento de lo que es el cosmos. A principios de la década de 1980, los investigadores sólo conocían unas 20 estrellas muy pobres en metales. Este nuevo catálogo eleva el total de lo que los científicos llaman "fósiles del cielo nocturno" a más de 500.000. Con más de 19 millones de estrellas enanas y cinco millones de estrellas gigantes, se espera que el nuevo catálogo avance en el conocimiento de cómo se formó la Vía Láctea en una variedad de formas. Este enorme conjunto de datos proporcionará restricciones vitales para comprender la formación y evolución de nuestra galaxia.

En las fases iniciales del universo sólo se formaron el hidrógeno y el helio, mientras que en el interior de las estrellas surgieron los demás compuestos químicos; las supernovas forman elementos como el helio, el carbono, el nitrógeno y todos los demás que actualmente se encuentran contenidos en la Tabla Periódica de los Elementos.

Recientemente ha sido publicado un nuevo catálogo de muestras de más de 24 millones de estrellas que pueden usarse para descifrar la historia química de los elementos en la Vía Láctea.

Las estrellas son consideradas las principales fábricas de los elementos que integran todo el universo conocido. Todos los elementos de la tabla periódica forman sólo cinco por ciento de lo que es el cosmos.

Esta investigación, publicada en The Astrophysical Journal por investigadores de la Universidad de Notre Dame, junto con colaboradores en China y Australia, representa alrededor de una centésima parte de los aproximadamente 240.000 millones de estrellas en la Vía Láctea.

Timothy Beers, profesor de física en Notre Dame, ha pasado la mayor parte de su carrera planificando y ejecutando estudios de estrellas cada vez más grandes para descifrar la formación y la evolución química de la galaxia, un campo llamado arqueología galáctica.

Hasta ahora, para tratar de reconstruir la historia de la Vía Láctea, solo se habían utilizado modelos numéricos donde se propone desde cuáles fueron las condiciones iniciales de hidrógeno y helio, la tasa de formación de estrellas, la distribución de éstas y los flujos de gas, entre otros.

En este reciente análisis, los investigadores emplearon un nuevo enfoque para medir la luz de cada estrella para inferir la abundancia de metales pesados como el hierro. También midieron sus distancias, movimientos y edades.

"Las abundancias elementales de estrellas individuales rastrean el enriquecimiento químico de la galaxia de la Vía Láctea, desde que comenzó a formar estrellas poco después del Big Bang hasta el presente", dijo Beers. "La combinación de esta información con las distancias y movimientos estelares nos permite restringir el origen de diferentes componentes en la galaxia, como las poblaciones de halo y disco", continuó. "Agregar estimaciones de edad pone un 'reloj' en el proceso, de modo que se puede dibujar una imagen mucho más completa de todo el proceso".

Hasta hace poco, la única forma de obtener estimaciones precisas del contenido de metales pesados, como el hierro, para un gran número de estrellas era tomando espectros de baja y media resolución que pudieran analizarse para extraer esta información.

La investigación reciente utilizó grandes muestras fotométricas obtenidas con el Australian SkyMapper Southern Survey y la misión del satélite europeo Gaia para calibrar las estimaciones de metalicidad. El trabajo espectroscópico anterior de Beers y colaboradores proporcionó la información de las decenas de miles de estrellas que se utilizaron para calibrar el nuevo enfoque, basado en mediciones fotométricas de precisión. El proceso fue largo y laborioso.

Beers se centra más en las estrellas con las metalicidades más bajas, estas son estrellas muy pobres en metales con una abundancia de hierro inferior al 1 por ciento de la del sol, porque nacieron temprano en la historia del universo y, por lo tanto, revelan el origen de los elementos en el tabla periódica.

A principios de la década de 1980, cuando Beers comenzó su trabajo, los investigadores sólo conocían unas 20 estrellas muy pobres en metales. Este nuevo catálogo eleva el total de lo que Beers llama "fósiles del cielo nocturno" a más de 500.000.

Con más de 19 millones de estrellas enanas y cinco millones de estrellas gigantes, se espera que el nuevo catálogo avance en el conocimiento de cómo se formó la Vía Láctea en una variedad de formas, dijo Beers.

Finalmente, más del 9,5% de nuestras estrellas de muestra tienen mediciones de velocidad radial de estudios espectroscópicos anteriores. El número de estrellas con estimaciones de metalicidad en el trabajo actual es de 4 a 5 veces mayor que el número obtenido por el estudio espectroscópico más grande realizado hasta la fecha (LAMOST).

Este enorme conjunto de datos proporcionará restricciones vitales para comprender la formación y evolución de nuestra galaxia, y servirá para demostrar el poder de los estudios estelares fotométricos en curso y futuros. Estos incluyen la caracterización de la estructura de los discos delgados/gruesos galácticos, los componentes estructurales de las galaxias espirales, así como la población de estrellas y cúmulos globulares que rodean la mayoría de las galaxias de disco, llamado halo estelar.

Este nuevo catálogo de estrellas proporcionará ayuda a los investigadores para identificar los rastros de estrellas que dejan las galaxias enanas y los cúmulos globulares interrumpidos.

 

Referencia:

Huang, Y. et al. 2022. Beyond Spectroscopy. I. Metallicities, Distances, and Age Estimates for Over 20 Million Stars from SMSS DR2 and Gaia EDR3.
The Astrophysical Journal, 925(2), 164.
https://doi.org/10.3847/1538-4357/ac21cb

Doctor Fisión

Doctor Fision

Divulgador científico especialista en física y astrofísica, y apasionado de la ciencia en general. Autor del bestseller "El Universo Explicado" y de "La Nueva Carrera Espacial". Tiene más de 3 millones de seguidores en redes sociales.

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