"Naturaleza": esta comprensión básica de la Vía Láctea ha sido completamente revertida

Miles de millones de estrellas deslumbrantes se han entrelazado en la Vía Láctea y salpican el oscuro cielo nocturno. Entre estas estrellas, que están muy alejadas entre sí, no hay un "vacío" completo, sino que están llenos de medio interestelar. Un miembro importante son los "metales" aportados por las estrellas: en astronomía, todos los elementos más pesados ​​que el helio se denominan colectivamente metales. Cuando las estrellas mueren y explotan, expulsan en forma atómica los metales que producen (como hierro, zinc, carbono, silicio, etc.) y los liberan al gas del medio galáctico.

Además de los metales derivados de las estrellas, existen dos miembros importantes del medio interestelar. El metal expulsado por la estrella se condensa gradualmente en partículas de polvo, especialmente en las regiones más frías y densas de la galaxia. El gas prístino que se origina entre las galaxias y es absorbido por las galaxias no contiene metal. Su componente principal es hidrógeno y también contiene una pequeña cantidad de helio. El gas primordial proporciona un nuevo "suministro" a la galaxia y también proporciona materia prima para la formación de nuevas estrellas.

Hace decenas de miles de millones de años, cuando nació la Vía Láctea, no contenía metales, y fueron los metales liberados por las estrellas los que enriquecieron la composición del entorno de la Vía Láctea. Comprender la composición de gases y metales en la Vía Láctea puede ayudar a las personas a comprender mejor su historia y evolución.

En teoría, la metalicidad en el medio interestelar se puede medir mediante espectroscopia de absorción ultravioleta extrema. Sin embargo, debido a que los elementos metálicos del polvo se encuentran en estado sólido en lugar de en estado gaseoso observable, los científicos no pueden realizar mediciones precisas de la abundancia de metales en áreas distintas a las cercanas al sol. Por lo tanto, los modelos teóricos existentes sobre galaxias predeterminan que los tres componentes del medio interestelar (metales de las estrellas, polvo y gas primordial de las intergalácticas) están mezclados uniformemente, y en la mayoría de las áreas de la Vía Láctea, la metalicidad ambas es comparable a las en la atmósfera solar (es decir, la metalicidad solar), pero en la región central de la Vía Láctea, la metalicidad es ligeramente mayor debido a la distribución más densa de las estrellas.

Sin embargo, recientemente, un equipo de investigación compuesto por astrónomos de Suiza, Estados Unidos, Chile y Francia publicaron sus últimos resultados de investigación en "Nature", indicando que la composición del medio interestelar en la Vía Láctea es No es tan diferente como antes. Está mezclado uniformemente como uno podría imaginar. Por el contrario, se producen fluctuaciones drásticas de la metalicidad en diferentes regiones de la Vía Láctea. Este descubrimiento puede tener un impacto importante en las teorías existentes sobre la evolución de las galaxias y también significa que es posible que sea necesario revisar los modelos que simulan la evolución de la Vía Láctea.

El equipo de investigación utilizó datos de observación del Telescopio Espacial Hubble y del Very Large Telescope (VLT) para estudiar los espectros de 25 estrellas de la Vía Láctea. "Cuando observamos estrellas, los metales en el gas entre las estrellas y el observador absorben una pequeña cantidad de luz de una frecuencia específica. Este espectro de absorción característico no sólo nos permite conocer la presencia del metal, sino que también nos dice su tipo. , y abundancia", explica Patrick Petitjean del Instituto de Astrofísica de la Sorbona en París y uno de los autores del artículo. Ninguna de estas estrellas está a más de 3 kiloparsecs del Sol (1 pársec equivale a 3,26 años luz).

Para corregir el impacto del polvo en las mediciones de metalicidad en observaciones anteriores, el equipo de investigación desarrolló una nueva tecnología de observación en la que se aplicaron dos métodos independientes para estimar el impacto del polvo en los resultados de la observación. "Esta técnica incorpora la composición total del gas y el polvo en el análisis mediante la observación de múltiples elementos simultáneamente, como hierro, zinc, titanio, silicio y oxígeno. Luego podemos rastrear el contenido de metal en el polvo y compararlo con observaciones anteriores. Los datos se superponen para obtener la metalicidad total", explicaron los investigadores.

El resultado sorprendió al equipo de investigación: la metalicidad de diferentes estrellas no es la misma y la diferencia puede ser de más de un orden de magnitud.

Entre ellos, la abundancia más baja es de solo 17 del sol y la más alta es de más de 180 del sol. Además, alrededor de 2/3 de las estrellas tienen una metalicidad menor que la del Sol, y la metalicidad promedio es 55 veces mayor que la del Sol. Esto también es consistente con la opinión anterior de que la metalicidad de todas partes de la Vía Láctea es equivalente. al del Sol. Gran discrepancia. Además, también observaron que el período de distribución de esta falta de homogeneidad puede exceder decenas de pársecs. Sin embargo, no encontraron una correlación clara entre la metalicidad y la distancia de una estrella al centro galáctico.

Los investigadores creen que la mezcla del gas primordial que cae en el disco galáctico y el medio interestelar con mayor metalicidad puede haber causado la menor metalicidad observada. La abundancia metálica de estos gases originales es extremadamente baja. Cuando caen en el disco galáctico, forman "nubes de alta velocidad" que son difíciles de mezclar eficazmente con el medio interestelar, lo que en última instancia puede provocar una distribución desigual de la abundancia metálica en el disco galáctico. medio interestelar. Las observaciones actuales también sugieren que el disco galáctico estaba absorbiendo gases primordiales a un ritmo mucho mayor de lo necesario para crear y mantener esta falta de homogeneidad. Dicho esto, las nubes de gas primordial pueden ser comunes y explicar los resultados del estudio.

Anteriormente, los científicos creían que el gas primordial y el medio interestelar podían mezclarse eficientemente. Pero este nuevo hallazgo muestra que el proceso no es tan eficiente y rápido, y una posible razón es que las propiedades físicas de los diferentes componentes involucrados en la mezcla varían mucho.

Los metales juegan un papel fundamental en la formación de estrellas, polvo cósmico, moléculas y planetas. Esta investigación también permite a los científicos esperar futuras investigaciones sobre galaxias. "Este descubrimiento tiene un gran impacto en la construcción de modelos teóricos sobre la formación y evolución de las galaxias", dijo Jens-Kristian Krogager de la Escuela de Astronomía de la Universidad de Ginebra, miembro del equipo de investigación. Mejoraremos aún más la resolución para hacer la simulación más refinada y tener en cuenta las diferencias en metalicidad en diferentes regiones de la Vía Láctea".

Compilación | Li Shiyuan

Reseña | Wang Yu

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Enlace de referencia: munication/communiques/es/2021/surprise-la-voie-lactee-nest -pas -homogéneo/