La publicación de un nuevo mapa de todo el cielo de la extensión más externa de la Vía Láctea: podría ofrecer una nueva prueba de las teorías de la materia oscura.

Los astrónomos han publicado un nuevo mapa de todo el cielo de la parte más lejana de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Fuente: NASA / JPL-Caltech / NSF / R. Hurt

Lo más destacado del nuevo esquema es el despertar de las estrellas, que es impulsado por una pequeña galaxia para colisionar con vía Láctea. El mapa también podría ofrecer una nueva prueba de las teorías de la materia oscura.

Astrónomos que utilizan datos de NASA Los telescopios de la Agencia Espacial Europea (ESA) han publicado un nuevo mapa de todo el cielo de la región más distante de nuestra galaxia. Esta región, conocida como halo galáctico, se encuentra fuera de los brazos espirales espirales que forman el disco central conocido como Vía Láctea, y está escasamente poblada. Aunque el aura puede parecer en su mayor parte vacía, también se espera que contenga una enorme reserva de materia oscura, una sustancia misteriosa e invisible que se cree que constituye la mayor parte de la masa del universo.

Los datos para el nuevo mapa provienen de la misión Gaia de la Agencia Espacial Europea de la ESA y el Explorador de Encuestas Infrarrojas Amplias de Objetos Cercanos a la Tierra de la NASA, o NEOWISE, que operó de 2009 a 2013 bajo el título WISE. El estudio utiliza datos recopilados por la nave espacial entre 2009 y 2018.

Esta visualización muestra el disco central de la Vía Láctea y una galaxia cercana más pequeña llamada Gran Nube de Magallanes. Nuevo mapa de estrellas para todo el cielo Traza la ubicación de las estrellas en las regiones exteriores de la Vía Láctea (conocida como el halo de la galaxia), desde aproximadamente 200.000 años luz hasta 325.000 años luz desde el centro de la Vía Láctea. Crédito: NASA /Laboratorio de propulsión a chorro-Caltech / NSF / R. Garavito Camargo y J. Bisla

El nuevo mapa revela cómo una pequeña galaxia llamada Gran Nube de Magallanes (LMC), llamada así porque es la más grande de las dos galaxias enanas que orbitan la Vía Láctea, navegó a través del halo de la Vía Láctea como un barco a través del agua, creando su gravitación. tire que despertó en Las estrellas detrás de él. LMC se encuentra a unos 160.000 años luz de la Tierra y tiene menos de una cuarta parte de la masa de la Vía Láctea.

Aunque las partes interiores del aura se establecen en un alto nivel de SaludEste es el primer mapa que proporciona una imagen similar de las regiones exteriores del halo, donde se ha encontrado vigilancia: entre 200.000 años luz y 325.000 años luz del centro galáctico. Estudios anteriores han indicado la presencia de vigilia, pero todo el mapa del cielo confirma su existencia y proporciona una descripción detallada de su forma, tamaño y ubicación.

Esta perturbación en el aura también brinda a los astrónomos la oportunidad de estudiar algo que no pueden observar directamente: la materia oscura. Si bien no emite, refleja ni absorbe luz, el efecto gravitacional de la materia oscura se ha observado en todo el universo. Se cree que crea andamios sobre los que se construyen las galaxias, de modo que sin ellos, las galaxias se separarían al girar. Se estima que la materia oscura es cinco veces más común en el universo que toda la materia que emite y / o interactúa con la luz, desde las estrellas hasta los planetas y las nubes de gas.

Aunque existen muchas teorías sobre la naturaleza de la materia oscura, todas indican que debe estar presente en el halo de la Vía Láctea. Si es así, cuando el LMC navegue por esta región, también debería dejar un rastro de materia oscura. Se cree que el despertar observado en el nuevo mapa estelar es el contorno de este despertar de la materia oscura; Las estrellas son como hojas en la superficie de este océano invisible, cambiando de posición con la materia oscura.

La interacción entre la materia oscura y la Gran Nube de Magallanes tiene importantes implicaciones para nuestra galaxia. A medida que LMC orbita la Vía Láctea, la gravedad de la materia oscura atrae y ralentiza la LMC. Esto hará que la órbita de la galaxia enana se vuelva cada vez más pequeña, hasta que la galaxia finalmente colisione con la Vía Láctea en aproximadamente 2 mil millones de años. Este tipo de fusiones podría ser uno de los principales impulsores del crecimiento de galaxias masivas en todo el universo. De hecho, los astrónomos creen que la Vía Láctea se fusionó con otra pequeña galaxia hace unos 10 mil millones de años.

“Esta incautación de la energía de una galaxia más pequeña no solo es la razón por la que LMC se fusionó con la Vía Láctea, sino también la razón por la que Todas “Las fusiones galácticas ocurren”, dijo Rohan Naidoo, estudiante de doctorado en astronomía en la Universidad de Harvard y coautor del nuevo artículo. “¡El empujón en nuestro mapa es una confirmación realmente genial de que nuestra imagen básica de cómo las galaxias se fusionan en su lugar!”

Rara oportunidad

Los autores del artículo también creen que el nuevo mapa, junto con datos adicionales y análisis teóricos, puede proporcionar una prueba de varias teorías sobre la naturaleza de la materia oscura, como si está compuesta de partículas, como la materia ordinaria, y cuál es su efecto. las propiedades son. Estas partículas.

“Puedes imaginar que la vigilancia detrás del barco sería diferente si el barco navegara en el agua o atravesara la miel”, dijo Charlie Conroy, profesor de la Universidad de Harvard y astrónomo del Centro de Astrofísica. Harvard y el Smithsonian, coautor del estudio. “En este caso, las propiedades de la vigilia están determinadas por la teoría de la materia oscura que aplicamos”.

Conroy dirigió el equipo que trazó un mapa de la ubicación de más de 1300 estrellas en el aura. El desafío surgió al tratar de medir la distancia exacta de la Tierra a una gran fracción de esas estrellas: a menudo es imposible saber si una estrella es débil y cercana o brillante y lejana. El equipo utilizó datos de la misión Gaia de la ESA, que proporciona la posición de muchas estrellas en el cielo, pero no puede medir distancias a estrellas en las regiones exteriores de la Vía Láctea.

Después de identificar las estrellas más probablemente en la corona (porque no estaban claramente presentes dentro de nuestra galaxia o LMC), el equipo buscó estrellas pertenecientes a una clase de estrellas gigantes con una “firma” de luz específica que pudiera ser detectada por NEOWISE. Conocer las características básicas de las estrellas elegidas permitió al equipo conocer su distancia a la Tierra y crear el nuevo mapa. Traza una región que comienza a unos 200.000 años luz del centro de la Vía Láctea, o alrededor de donde se esperaba que comenzara la actividad LMC, y que se extiende unos 125.000 años luz más allá.

Conroy y sus colegas fueron la inspiración para la búsqueda del despertar de LMC después de enterarse de que un equipo de astrofísicos de la Universidad de Arizona en Tucson creaba modelos informáticos que predicen cómo debería ser la materia oscura en el aura galáctica. Los dos grupos trabajaron juntos en el nuevo estudio.

Un modelo del equipo de Arizona, que se incluyó en el nuevo estudio, predijo la estructura general y la ubicación específica del despertar estelar revelado en el nuevo mapa. Una vez que los datos confirman que el modelo era correcto, el equipo puede confirmar lo que otras investigaciones también han indicado: es probable que LMC esté en su primera órbita alrededor de la Vía Láctea. Si la galaxia más pequeña ya hubiera realizado múltiples órbitas, la forma y ubicación del despertar serían significativamente diferentes de lo que se observa. Los astrónomos creen que LMC se formó en el mismo entorno que la Vía Láctea y otra galaxia cercana, M31, y que está a punto de completar la primera órbita larga alrededor de nuestra galaxia (alrededor de 13 mil millones de años). Su próxima órbita será mucho más corta debido a su interacción con la Vía Láctea.

“Confirmar nuestra predicción teórica con datos de observación nos dice que nuestra comprensión de la interacción entre estas dos galaxias, incluida la materia oscura, está en el camino correcto”, dijo Nicholas Garavito-Camargo, estudiante de doctorado en astronomía de la Universidad de Arizona. La forma utilizada en el documento.

El nuevo mapa también brinda a los astrónomos una rara oportunidad de probar las propiedades de la materia oscura (agua o miel) en nuestra galaxia. En el nuevo estudio, Garavito-Camargo y sus colegas utilizaron una teoría común de la materia oscura llamada materia oscura fría que se ajusta relativamente bien al mapa estelar observado. El equipo de la Universidad de Arizona ahora está ejecutando simulaciones que utilizan diferentes teorías de la materia oscura para ver cuál coincide mejor con el despertar observado en las estrellas.

“Es un conjunto especial de circunstancias que se unieron para crear este escenario que nos permite probar nuestras teorías de la materia oscura”, dijo Jortina Bisla, coautora del estudio y profesora asistente en la Universidad de Arizona. “Pero solo podemos realizar esta prueba combinando este nuevo mapa con la simulación de materia oscura que hemos construido”.

La nave espacial WISE se lanzó en 2009 y se puso en hibernación en 2011 después de completar su misión principal. En septiembre de 2013, la NASA reactivó la nave espacial con el objetivo principal de inspeccionar objetos cercanos a la Tierra, o NEO, y la misión y la nave espacial pasaron a llamarse NEOWISE. El Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California administra y opera WISE para la Dirección de Misiones Científicas de la NASA. La misión fue seleccionada competitivamente bajo el Programa de Exploradores de la NASA administrado por el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la agencia en Greenbelt, Maryland. NEOWISE es un proyecto del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL), una división del Instituto de Tecnología de California y la Universidad de Arizona, con el apoyo de la Oficina de Coordinación de Defensa Planetaria de la NASA.