Para comprender mejor la historia y evolución de la Vía Láctea, los astrónomos están estudiando la composición de los gases y metales que constituyen una parte importante de nuestra galaxia. Se destacan tres elementos principales:el gas inicial procedente del exterior de nuestra galaxia, el gas entre las estrellas dentro de nuestra galaxia, enriquecido con elementos químicos, y el polvo creado por la condensación de los metales presentes en este gas.

Hasta ahora, Los modelos teóricos asumieron que estos tres elementos se mezclaron homogéneamente a lo largo de la Vía Láctea y alcanzaron un nivel de enriquecimiento químico similar al de la atmósfera del sol, llamado la metalicidad solar. Hoy dia, un equipo de astrónomos de la Universidad de Ginebra (UNIGE) demuestra que estos gases no se mezclan tanto como se pensaba anteriormente, lo que tiene un fuerte impacto en la comprensión actual de la evolución de las galaxias. Como resultado, Habrá que modificar las simulaciones de la evolución de la Vía Láctea. Estos resultados se pueden leer en la revista Naturaleza .

Las galaxias están compuestas por una colección de estrellas y están formadas por la condensación del gas del medio intergaláctico compuesto principalmente por hidrógeno y un poco de helio. Este gas no contiene metales a diferencia del gas de las galaxias; en astronomía, todos los elementos químicos más pesados ​​que el helio se denominan colectivamente metales, aunque son átomos en forma gaseosa.

"Las galaxias son alimentadas por gas 'virgen' que cae desde el exterior, que los rejuvenece y permite que se formen nuevas estrellas, "explica Annalisa De Cia, profesor del Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias de la UNIGE y primer autor del estudio. Al mismo tiempo, las estrellas queman el hidrógeno que las constituye a lo largo de su vida y forman otros elementos a través de la nucleosíntesis. Cuando explota una estrella que ha llegado al final de su vida, expulsa los metales que ha producido, como el hierro, zinc, carbono y silicio, alimentando estos elementos en el gas de la galaxia. Estos átomos pueden luego condensarse en polvo, especialmente en los más fríos, partes más densas de la galaxia. "Inicialmente, cuando se formó la Vía Láctea, hace más de 10 mil millones de años, no tenía metales. Luego, las estrellas enriquecieron gradualmente el medio ambiente con los metales que producían, "continúa el investigador. Cuando la cantidad de metales en este gas alcanza el nivel que está presente en el sol, los astrónomos hablan de metalicidad solar.

Un entorno no tan homogéneo

El entorno que compone la Vía Láctea reúne así los metales producidos por las estrellas, las partículas de polvo que se han formado a partir de estos metales, pero también gases del exterior de la galaxia que entran regularmente en ella. "Hasta ahora, Los modelos teóricos consideraron que estos tres elementos se mezclaron homogéneamente y alcanzaron la composición solar en todas partes de nuestra galaxia, con un ligero aumento de la metalicidad en el centro, donde las estrellas son más numerosas, "explica Patrick Petitjean, investigador del Institut d'Astrophysique de Paris, Universidad de la Sorbona. "Queríamos observar esto en detalle usando un espectrógrafo ultravioleta en el telescopio espacial Hubble".

La espectroscopia permite separar la luz de las estrellas en sus colores o frecuencias individuales, un poco como un prisma o en un arco iris. En esta luz descompuesta, Los astrónomos están particularmente interesados ​​en las líneas de absorción:"Cuando observamos una estrella, los metales que componen el gas entre la estrella y nosotros absorben una parte muy pequeña de la luz de forma característica, a una frecuencia específica, lo que nos permite no solo identificar su presencia, pero también para decir de qué metal es, y que abundante es, " él continúa.

Un nuevo método desarrollado para observar la metalicidad total

Durante 25 horas, el equipo de científicos observó la atmósfera de 25 estrellas utilizando Hubble y el Very Large Telescope (VLT) en Chile. ¿El problema? El polvo no se puede contar con estos espectrógrafos, aunque contiene metales. Por ello, el equipo de Annalisa De Cia ha desarrollado una nueva técnica de observación. “Implica tener en cuenta la composición total del gas y el polvo al observar simultáneamente varios elementos como el hierro, zinc, titanio, silicio y oxígeno, ", explica el investigador de Ginebra." Entonces podemos rastrear la cantidad de metales presentes en el polvo y sumarlo a lo ya cuantificado por las observaciones anteriores para obtener el total ".

Gracias a esta técnica de observación dual, Los astrónomos han descubierto que no solo el entorno de la Vía Láctea no es homogéneo, pero que algunas de las áreas estudiadas alcanzan solo el 10% de la metalicidad solar. "Este descubrimiento juega un papel clave en el diseño de modelos teóricos sobre la formación y evolución de las galaxias, "dice Jens-Kristian Krogager, investigador del Departamento de Astronomía de la UNIGE. "De aquí en adelante, tendremos que refinar las simulaciones aumentando la resolución, para que podamos incluir estos cambios en la metalicidad en diferentes lugares de la Vía Láctea ".

Estos resultados tienen un fuerte impacto en nuestra comprensión de la evolución de las galaxias y de la nuestra en particular. En efecto, los metales juegan un papel fundamental en la formación de estrellas, polvo cósmico, moléculas y planetas. Y ahora sabemos que hoy en día se podrían formar nuevas estrellas y planetas a partir de gases con composiciones muy diferentes.