Un retrato astrofotográfico de las Nubes de Magallanes Grandes y Pequeñas (abajo a la izquierda y arriba a la derecha, respectivamente) sobre el Observatorio Las Campanas en Chile. Crédito:Sloan Digital Sky Survey
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Buenas noticias de los vecinos más cercanos de la Vía Láctea, las Nubes de Magallanes:nunca es tarde para ponerse activo.
Después de un inicio "perezoso" de formación estelar durante los primeros miles de millones de años de sus vidas, tanto las Nubes de Magallanes Grandes como las Pequeñas están formando nuevas estrellas a un ritmo rápido.
Los astrónomos del Sloan Digital Sky Survey (SDSS) llegaron a esa conclusión al hacer, y luego analizar, los primeros mapas químicos detallados de galaxias más allá del nuestro.
"Mapeamos las posiciones, movimientos y composiciones químicas de miles de estrellas en estas galaxias cercanas, "dice el líder del estudio, David Nidever, un profesor de investigación de física en la Universidad Estatal de Montana con un nombramiento conjunto en el Observatorio Astronómico Óptico Nacional (NOAO). "Leer estos mapas nos ayuda a reconstruir la historia de cómo estas galaxias formaron sus estrellas".
Las Nubes de Magallanes Grandes y Pequeñas son los vecinos galácticos más cercanos de la Vía Láctea, galaxias compañeras que algún día se fusionarán con nuestra galaxia. Llevan el nombre del explorador Fernando de Magallanes, quien dirigió la primera expedición europea para dar la vuelta al mundo. Las dos galaxias son visibles solo desde el hemisferio sur, donde parecen brillantes, tenues nubes. Aunque los humanos los han estado mirando durante milenios, esta es la primera vez que los astrónomos han elaborado un mapa detallado de las composiciones químicas de las estrellas dentro de ellos.
Una imagen de la Gran Nube de Magallanes tomada con el Satélite Gaia del Observatorio Europeo Austral, con los mapas químicos elaborados utilizando datos SDSS superpuestos. Estas superposiciones muestran la cantidad relativa de elementos pesados (elementos más pesados que el helio) que se encuentran en las estrellas de la galaxia. La escala de colores va del amarillo (menos elementos pesados) al violeta (elementos más pesados). Crédito:David Nidever (Universidad Estatal de Montana / NOAO) y la colaboración SDSS
"Debido a que estas galaxias solo son visibles desde el hemisferio sur, necesitábamos mirarlos desde nuestro telescopio en Chile, "dice Jennifer Sobeck, un científico investigador sénior en la Universidad de Washington y gerente de proyectos para las operaciones del sur de la encuesta del Experimento 2 de evolución de galaxias del Observatorio Apache Point del SDSS (APOGEE-2). APOGEE-2 colocó instrumentos SDSS, idénticos a los del Telescopio de la Fundación Sloan en Nuevo México, en el Telescopio Irénée du Pont en el Observatorio Las Campanas en Chile. "Estos mapas son el primer gran descubrimiento que surge de nuestro nuevo ojo sur en el cielo, '", Añadió Sobeck.
La clave para hacer estos nuevos mapas es recolectar espectros de tantas estrellas como sea posible. Los espectros son observaciones de la cantidad de luz que emiten las estrellas en varias longitudes de onda, o colores. Los espectros de las estrellas revelan muchas cosas sobre ellos, como la forma en que se mueven, su temperatura, los elementos químicos que contienen, y su etapa en el ciclo de vida estelar. El espectrógrafo APOGEE-2 South funciona principalmente en longitudes de onda infrarrojas, más largo de lo que el ojo humano puede ver. Los mapas de las Nubes de Magallanes que hizo el equipo de Nidever se basaron en la capacidad de los espectros para revelar la composición química de las estrellas.
Medir las abundancias químicas detalladas que se encuentran en las estrellas puede proporcionar tanto un reloj como un velocímetro para la formación de estrellas, debido a cómo se crean los elementos de nuestro universo. El hidrógeno y el helio vinieron del Big Bang, pero la mayoría de los elementos más pesados se formaron en el interior de las estrellas, y solo ser liberado al final de la vida de una estrella, a menudo por explosiones de supernovas. Eso significa que si sumas todos los elementos más pesados que el helio que puedes ver en todas las estrellas de una galaxia, el total proporciona una medida de cuántas estrellas se ha formado esa galaxia durante su vida. Y lo que es más, la composición de las estrellas revela la composición de la nube de gas de la que están hechas, sirviendo como un reloj para registrar la edad de la estrella.
El miembro del equipo Sten Hasselquist de la Universidad de Utah explica:"las estrellas producen diferentes tipos de elementos según su tamaño. Las estrellas más pesadas producen y liberan cantidades adicionales de los llamados 'elementos alfa, 'como el carbono, oxígeno, neón, y magnesio ". Al principio de la historia de una galaxia, las estrellas agregan muchos elementos alfa a la galaxia, pero a medida que pasa el tiempo, la tasa de estos elementos alfa se compensa con otros elementos, hecho en estrellas de masa más pequeña, a menos que ocurra un nuevo estallido de formación estelar y desequilibre nuevamente. "Con el 'reloj' de todos los elementos pesados y el 'velocímetro' de los elementos alfa, podemos hacer modelos detallados para reconstruir la tasa de formación de estrellas a lo largo de la historia de una galaxia, ", Añade Hasselquist.
Un gráfico que muestra la composición química de la Gran Nube de Magallanes. Cada punto representa una estrella. El eje horizontal muestra la abundancia total de elementos pesados (en relación con el Sol), y el eje vertical muestra la abundancia de elementos "alfa" (por ejemplo, carbono, magnesio, etc.). La abundancia total de elementos pesados sirve como un "reloj" que mide cuándo la galaxia formó sus estrellas, y la abundancia de elementos alfa sirve como un “velocímetro” que mide cuán activamente la galaxia ha estado formando estrellas. Crédito:David Nidever (Universidad Estatal de Montana / NOAO) y la colaboración SDSS
Los resultados muestran que tanto las Nubes de Magallanes Grandes como las Pequeñas han tenido historias muy diferentes a las de la Vía Láctea. Las abundancias relativas de elementos alfa de sus estrellas se equilibraron con un valor mucho más bajo de elementos pesados (épocas anteriores) que la Vía Láctea. lo que indica unos primeros miles de millones de años "perezosos" en los que se formaron pocas estrellas nuevas. Pero muy recientemente los elementos alfa se han vuelto más abundantes, indicando un estallido de formación estelar reciente.
"Ambas Nubes de Magallanes comenzaron haciendo estrellas muy lentamente, "dice Christian Hayes de la Universidad de Virginia, un miembro clave del equipo de investigación. "Pero en los últimos dos mil millones de años, de repente se volvieron mucho más activos. Creemos que esto se debe a la interacción de las Nubes de Magallanes entre sí mientras ambas caían hacia la Vía Láctea ".
Durante los próximos miles de millones de años, ambas Nubes de Magallanes continuarán fusionándose con la Vía Láctea, a medida que la fuerza gravitacional de nuestra galaxia mucho más grande los atrae, y así comenzarán a formar estrellas a una velocidad aún mayor que la que tienen ahora. Trabajos recientes han demostrado que en unos 2.500 millones de años la Gran Nube de Magallanes será consumida por la Vía Láctea con una explosión cósmica de formación estelar. Nuestros vecinos más cercanos pueden haber tenido un pasado perezoso, pero han estado mucho más activos recientemente, y tendrá un futuro mucho más activo. Nunca es demasiado tarde para ponerse activo.
