Un equipo internacional, liderado por un investigador predoctoral del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC-CSIC), ha descubierto con gran precisión cómo se aplanó el disco de la Vía Láctea. A partir de datos del satélite Gaia y gracias a las precisas edades derivadas por el proyecto ChronoGal, los investigadores han identificado dos etapas: un adelgazamiento muy rápido que terminó hace unos 10.800 millones de años y otro mucho más lento que llega hasta hoy
La mayor parte de las estrellas de la Vía Láctea se reparten en dos discos: uno fino y joven, y otro más grueso y antiguo. Cómo se formaron ha sido uno de los grandes problemas de la astrofísica galáctica. Hasta ahora, las observaciones eran compatibles con dos explicaciones.
- En la primera, las estrellas nacen siempre en un disco fino y, con el tiempo, los encuentros con nubes de gas, brazos espirales o la barra galáctica las van «zarandeando» y alejando del plano.
- En la segunda, las estrellas nacen con distribuciones cada vez más finas, porque el gas del que se forman se va asentando. Distinguir entre ambas exigía conocer con precisión la edad de las estrellas, algo muy difícil de conseguir, sobre todo para las más antiguas.
El estudio, publicado en The Astrophysical Journal Letters, muestra que cuanto más jóvenes son las estrellas, más cerca del plano se encuentran, pero no a un ritmo constante. Hay un punto de inflexión hace unos 10.800 millones de años. Antes, el disco se aplanó muy deprisa, en apenas 2.000 millones, su grosor pasó de más de 4.100 años luz (1,26 kpc) a unos 1.600 años luz (0,5 kpc). Después el adelgazamiento fue muy gradual, hasta unos 400 años luz (0,1 kpc) de grosor para las estrellas recién formadas.
Si las estrellas nacieran siempre en un disco fino y se fueran alejando del plano poco a poco, el disco se habría ido engrosando de forma lenta y continua. Los datos muestran algo distinto. Un cambio tan rápido no se explica con un proceso lento y gradual, y menos en una galaxia joven que chocaba con frecuencia con otras galaxias. En cambio, encaja con el modelo conocido como upside-down (al revés): el disco no nace fino, sino grueso, porque el gas del que se forman las estrellas está muy agitado, y se va afinando a medida que ese gas se calma y se asienta. Según los autores, el disco grueso se formó en esa primera etapa agitada y el disco fino, después, en otra mucho más tranquila.
«Este resultado resuelve un problema clásico de la astrofísica», afirma David Mirabal, investigador predoctoral del IAC y la ULL y autor principal del estudio. «En las simulaciones, los dos modelos de formación de discos eran posibles, pero faltaba una prueba observacional que permitiera elegir cuál ha ocurrido en la Vía Láctea. Es la primera prueba observacional clara que se decanta hacia uno de los dos modelos para la etapa inicial de la Galaxia. Y ha sido posible gracias a la gran precisión que alcanzamos para las edades más viejas», destaca.
El hallazgo ha sido posible gracias a Gaia, la misión de la Agencia Espacial Europea (ESA) que ha medido la posición, el movimiento y el brillo de más de mil millones de estrellas, y al proyecto ChronoGal, financiado por el Consejo Europeo de Investigación y liderado desde el IAC. Con ChronoGal se obtienen edades con una precisión mejor del 5 %, unos 500 millones de años incluso para las estrellas más antiguas, algo muy difícil de lograr hasta ahora. El análisis contó con los recursos de computación de alto rendimiento del IAC.
En el estudio también participan investigadores de la Universidad de La Laguna (ULL), la Universidad de Granada, el Instituto Carlos I de Física Teórica y Computacional, el INAF, (Observatorio Astronómico de Abruzzo), el Istituto Nacional de Física Nuclear de Italia (INFN) y la Universidad de Victoria (Canadá). Además de David Mirabal, firman el artículo los investigadores del IAC y la ULL Carme Gallart, Emma Fernández-Alvar, Anna B. A. Queiroz, Guillem Aznar-Menargues, Chris B. A. Brook y Pedro A. Palici.
