Según los modelos cosmológicos más aceptados, las primeras galaxias comenzaron a formarse hace entre 13 y 14 mil millones de años. En el transcurso de los próximos mil millones de años, las estructuras cósmicas ahora observadas emergieron por primera vez. Estos incluyen cosas como cúmulos de galaxias, supercúmulos y filamentos, sino también características galácticas como cúmulos globulares, protuberancias galácticas, y agujeros negros supermasivos (SMBH).

Sin embargo, como organismos vivos, las galaxias han seguido evolucionando desde entonces. De hecho, a lo largo de sus vidas, las galaxias acumulan y expulsan masa todo el tiempo. En un estudio reciente, un equipo internacional de astrónomos calculó la tasa de entrada y salida de material de la Vía Láctea. Luego, la buena gente de Astrobites le dio un buen desglose y mostró cuán relevante es para nuestra comprensión de la formación y evolución galáctica.

El estudio fue dirigido por el astrónomo de la ESA Dr. Andrew J. Fox e incluyó a miembros del Grupo de Investigación de Halo de la Vía Láctea del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial (STScI). la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía de la ESA (AURA), y múltiples universidades. Basado en estudios previos, examinaron la velocidad a la que el gas entra y sale de la Vía Láctea desde las nubes circundantes de alta velocidad (HVC).

Dado que la disponibilidad de material es clave para la formación de estrellas en una galaxia, conocer la velocidad a la que se agrega y se pierde es importante para comprender cómo evolucionan las galaxias con el tiempo. Y como resumió Michael Foley de Astrobites, caracterizar las velocidades a las que se agrega material a las galaxias es crucial para comprender los detalles de este modelo de "fuente galáctica".

De acuerdo con este modelo, las estrellas más masivas de una galaxia producen vientos estelares que expulsan material del disco de la galaxia. Cuando se convierten en supernovas cerca del final de su vida útil, de manera similar, expulsan la mayor parte de su material. Este material luego vuelve a caer en el disco con el tiempo, proporcionar material para la formación de nuevas estrellas.

"Estos procesos se conocen colectivamente como retroalimentación estelar, y son responsables de expulsar el gas de la Vía Láctea, "dijo Foley." En otras palabras, la Vía Láctea no es un lago aislado de material; es un depósito que está ganando y perdiendo gas constantemente debido a la gravedad y la retroalimentación estelar ".

Además, Estudios recientes han demostrado que la formación de estrellas puede estar estrechamente relacionada con el tamaño del agujero negro supermasivo (SMBH) en el núcleo de una galaxia. Básicamente, Los SMBH emiten una enorme cantidad de energía que puede calentar el gas y el polvo que rodean el núcleo, lo que evita que se aglutine de manera efectiva y sufra un colapso gravitacional para formar nuevas estrellas.

Como tal, la velocidad a la que el material entra y sale de una galaxia es clave para determinar la velocidad de formación de estrellas. Para calcular la velocidad a la que esto sucede para la Vía Láctea, El Dr. Fox y sus colegas consultaron datos de múltiples fuentes. El Dr. Fox le dijo a Universe Today por correo electrónico:

"Exploramos el archivo. La NASA y la ESA mantienen archivos bien conservados de todos los datos del telescopio espacial Hubble, y pasamos por todas las observaciones de los cuásares de fondo tomadas con el Espectrógrafo de Orígenes Cósmicos (COS), un espectrógrafo sensible en el Hubble que se puede utilizar para analizar la luz ultravioleta de fuentes distantes. Encontramos 270 cuásares de este tipo. Primero, Usamos estas observaciones para hacer un catálogo de nubes de gas de rápido movimiento conocidas como nubes de alta velocidad (HVC). Luego, diseñamos un método para dividir los HVC en poblaciones de entrada y salida mediante el uso del desplazamiento Doppler ".

Además, un estudio reciente mostró que la Vía Láctea experimentó un período inactivo hace aproximadamente 7 mil millones de años, que duró unos 2 mil millones de años. Este fue el resultado de ondas de choque que causaron que las nubes de gas interestelar se calentaran, lo que provocó temporalmente que se detuviera el flujo de gas frío hacia nuestra galaxia. Tiempo extraordinario, el gas se enfrió y comenzó a fluir de nuevo, desencadenando una segunda ronda de formación estelar.

Después de mirar todos los datos, Fox y sus colegas pudieron imponer restricciones a la tasa de entrada y salida de la Vía Láctea:

"Después de comparar las tasas de entrada y salida de gas, encontramos un exceso de afluencia, lo cual es una buena noticia para la futura formación de estrellas en nuestra galaxia, ya que hay mucho gas que se puede convertir en estrellas y planetas. Medimos alrededor de 0,5 masas solares por año de entrada y 0,16 masas solares por año de salida, por lo que hay una entrada neta ".

Sin embargo, como indicó Foley, Se cree que las HVC viven durante períodos de solo unos 100 millones de años aproximadamente. Como resultado, No se puede esperar que esta entrada neta dure indefinidamente. "Finalmente, ignoran los HVC que se sabe que residen en estructuras (como las burbujas de Fermi) que no rastrean el gas que entra o sale, " él añade.

Desde 2010, Los astrónomos han sido conscientes de las misteriosas estructuras que emergen del centro de nuestra galaxia conocidas como Burbujas de Fermi. Estas estructuras en forma de burbujas se extienden por miles de años luz y se cree que son el resultado de que SMBH consume gas interestelar y eructa rayos gamma.

Sin embargo, mientras tanto, los resultados proporcionan una nueva perspectiva sobre cómo se forman y evolucionan las galaxias. El estudio también refuerza el nuevo caso a favor de la "acumulación de flujo frío, "una teoría propuesta originalmente por el profesor Avishai Dekel y sus colegas del Instituto de Física Racah de la Universidad Hebrea de Jerusalén para explicar cómo las galaxias acumulan gas del espacio circundante durante su formación.

"Estos resultados muestran que las galaxias como la Vía Láctea no evolucionan en un estado estable, "Resumió el Dr. Fox." En cambio, se acumulan y pierden gas de forma episódica. Es un ciclo de auge y caída:cuando entra el gas, se pueden formar más estrellas, pero si entra demasiado gas, puede desencadenar un estallido de estrellas tan intenso que sople todo el gas restante, apagando la formación estelar. Por lo tanto, el equilibrio entre la entrada y la salida regula la cantidad de formación de estrellas que se produce. Nuestros nuevos resultados ayudan a iluminar este proceso ".

Otra conclusión interesante de este estudio es el hecho de que lo que se aplica a nuestra Vía Láctea también se aplica a los sistemas estelares. Por ejemplo, nuestro sistema solar también está sujeto a la entrada y salida de material a lo largo del tiempo. Objetos como "Oumuamua y el 2I / Borisov más reciente confirman que los asteroides y cometas son expulsados ​​de los sistemas estelares y recogidos por otros con regularidad".

Pero, ¿qué pasa con el gas y el polvo? ¿Nuestro sistema solar y (por extensión) el planeta Tierra están perdiendo o aumentando de peso con el tiempo? ¿Y qué podría significar esto para el futuro de nuestro sistema y planeta de origen? Por ejemplo, El astrofísico y autor Brian Koberlein abordó este último tema en 2015 en su sitio web. Usando la entonces reciente lluvia de meteoros Géminis como ejemplo, el escribio:

"De hecho, a partir de observaciones satelitales de estelas de meteoros, se estima que alrededor de 100 a 300 toneladas métricas (toneladas) de material golpean la Tierra todos los días. Eso suma alrededor de 30, 000 a 100, 000 toneladas por año. Eso puede parecer mucho pero más de un millón de años, eso sólo equivaldría a menos de una mil millonésima parte de un porcentaje de la masa total de la Tierra ".

Sin embargo, como continúa explicando, La Tierra también pierde masa de forma regular a través de una serie de procesos. Estos incluyen la desintegración radiactiva de material en la corteza terrestre, que conduce a la energía y las partículas subatómicas (alfa, rayos beta y gamma) dejando nuestro planeta. Un segundo es la pérdida atmosférica, en el que gases como el hidrógeno y el helio se pierden en el espacio. Juntos, estos se suman a una pérdida de aproximadamente 110, 000 toneladas por año.

En la superficie, esto parecería una pérdida neta de aproximadamente 10, 000 o más toneladas anuales. Y lo que es más, El microbiólogo / comunicador científico Dr. Chris Smith y el físico de Cambridge Dave Ansell estimaron en 2012 que la Tierra gana 40, 000 toneladas de polvo al año desde el espacio, mientras pierde 90, 000 al año a través de procesos atmosféricos y de otro tipo.

Por lo tanto, es posible que la Tierra se esté volviendo más clara a una tasa de 10, 000 a 50, 000 toneladas al año. Sin embargo, la velocidad a la que se agrega material no está bien limitada en este punto, por lo que es posible que estemos igualando (aunque la posibilidad de que la Tierra esté ganando masa parece poco probable). En cuanto a nuestro sistema solar, la situación es similar. Por un lado, el gas interestelar y el polvo fluyen todo el tiempo.

Por otra parte, nuestro sol, que representa el 99,86 por ciento de la masa del sistema solar, también está perdiendo masa con el tiempo. Usando datos recopilados por la sonda MESSENGER de la NASA, un equipo de investigadores de la NASA y el MIT concluyó que el sol está perdiendo masa debido al viento solar y los procesos interiores. Según Ask an Astronomer, esto está sucediendo a una tasa de 1.3245 x 10 ¹⁵ toneladas al año, a pesar de que el sol se expande simultáneamente.

Ese es un número asombroso pero el sol tiene una masa de aproximadamente 1.9885 × 10 ²⁷ toneladas. Así que no desaparecerá pronto. Pero a medida que pierde masa, su influencia gravitacional sobre la Tierra y los demás planetas disminuirá. Sin embargo, para cuando nuestro sol llegue al final de su secuencia principal, se expandirá considerablemente y muy bien podría tragar Mercurio, Venus, Tierra e incluso Marte por completo.

Entonces, si bien nuestra galaxia puede estar ganando masa en el futuro previsible, parece que nuestro sol y la propia Tierra están perdiendo masa lentamente. Esto no debe verse como una mala noticia, pero tiene implicaciones a largo plazo. Mientras tanto, es un poco alentador saber que incluso los objetos más antiguos y masivos del universo están sujetos a cambios como las criaturas vivientes.

Ya sea que estemos hablando de planetas, estrellas, o galaxias, nacen, ellos viven y mueren. Y en el medio se puede confiar en que engordarán o perderán algunos kilos. El circulo de la vida, jugado en la escala cósmica.