Impacto de Sagitario en formación de estrellas de la Vía Láctea

• Título del artículo original: The recurrent impact of the Sagittarius dwarf galaxyon the star formation history of the Milky Way disc.
• Autores: Tomas Ruiz-Lara, Carme Gallart, Edouard J. Bernard, and Santi Cassisi.
• Institución del primer autor: Instituto de astrofísica de Canarias
• Estado de la publicación: Sometido a Nature.
• Articulo original: https://arxiv.org/abs/2003.12577

Desde hace 12 mil millones de años en la Vía Láctea nacen y mueren estrellas. La formación estelar tiene lugar cuando una nube de gas es tan masiva que colapsa por su propio peso y así logra iniciar el proceso fusión nuclear en los átomos de hidrógeno. En algunos casos fuerzas externas ejercen presión en la nube de gas que la comprimen e inducen formación estelar. En el astrobito de hoy veremos que en la Vía Láctea se crean estrellas cada vez que la galaxia enana de Sagitario se acerca.

Gaia y el diagrama color-magnitud de la vía láctea

Gracias a décadas de investigación la evolución estelar se entiende con gran detalle. De hecho uno de los gráficos mas famosos y utilizados en astronomía, el diagrama color-magnitud o el diagrama Hertzprung-Russel (HR), ilustra como a lo largo de sus vidas las estrellas evolucionan. Por medio de este se puede saber en que etapa de su vida esta una estrella si uno conoce su color y su luminosidad, ambas cantidades observables. El mismo ejercicio se puede hacer para muchas estrellas y así saber como todas se han ido formando (Por ejemplo para determinar la edad de cúmulos estelares). Medir el diagrama color magnitud de las estrellas de la Vía Láctea es justamente una de las muchas mediciones que esta haciendo el satélite Gaia. En la figura 1 se muestra el diagrama color-magnitud de millones de estrellas en la Vía Láctea.

Del diagrama color-magnitud se pueden inferir la metalicidad, edad y tasa de formación de las estrellas. Veamos por qué: En la galaxia pueden haber varios brotes de formación estelar, y medir cuándo y qué tan fuertes son estos brotes es lo que se conoce como historia de formación estelar. En cada brote nace una población de estrellas, la cual contiene estrellas de todos tipos, gigantes, medianas etc… a esta distribución de estrellas se le conoce como la función de masa inicial (IMF) y a su ubicación en el diagrama color-magnitud se le conoce como isocrona. Ahora bien, la metalicidad de las estrellas mas jóvenes es mayor a la de las estrellas viejas, debido a que las jóvenes se formaron en un medio interestelar enriquecido en metales formado por poblaciones estelares más viejas. Por lo tanto la ubicación de una estrella en el diagrama color-magnitud depende de la historia de formación de la región, la metalicidad, y la IMF.

Midiendo la historia de formación estelar a usando el diagrama color-magnitud

Existen modelos (puedes leer más sobre estos modelos es este astrobito) que predicen la vida de una estrella dependiendo de sus características, lo que se puede aplicar a una población estelar para predecir su evolución como un todo. Se sabe como es la IMF (no te puedes perder este astrobito sobre la IMF) y el aporte en metales de cada población estelar al medio interestelar. Entonces, si se asume una historia de formación estelar se puede generar un diagrama color-magnitud sintético, ya que se sabe el IMF en cada brote de formación estelar, se sabe como evoluciona esta población, y como se enriquece el medio interestelar con metales. Entonces simulando muchos de estos diagramas color-magnitud sintéticos con distintas historias de formación estelar se pueden comparar uno a uno con el diagrama color-magnitud observado (ver Figura 1, cuadro de la derecha) y así encontrar cual es la historia de formación estelar.

Esto fue lo que hicieron las y los autores del astrobito de hoy. Como resultado encontraron la historia de formación estelar en la vecindad solar y los resultados fueron sorprendentes. La Figura 2 muestra la tasa de formación estelar (SFR) en el eje y en función del tiempo de formación (0 es el presente). La figura muestra tres brotes de formación estelar hace 0.7, 2 y 5.7 gigaños respectivamente.

¿Qué pudo haber causado estos brotes?

Es conocido que interacciones con otras galaxias pueden inducir brotes de formación estelar. En la Figura 3 se muestra una simulación de las dos galaxias Antennae interactuando. En gris se muestra el gas de las galaxias y en colores las estrellas que se forman. El gas en las galaxias es comprimido durante la fusión de estas galaxias, esta compresión crea brotes de formación estelar.

Aunque la Vía Láctea no esta en un proceso de fusión con otra galaxia grande, sí que esta interactuando con galaxias satélites. Una de estas es la galaxia enana Sagitario. En el video vemos una simulación de esta interacción. Simulaciones como estas han permitido estimar la órbita de Sagitario al rededor de la galaxia y así calcular cuando esta galaxia se ha acercado más a la vía láctea. Pues resulta que Sagitario se ha acercado hace 0.7, 2 y 5.7 gigaños! ¿Te suenan estos números? mira de nuevo la figura 2. Es así como las y los autores de este articulo han descubierto cómo una galaxia externa esta induciendo brotes de formación estelar en nuestra galaxia.