¿Cómo es posible que la galaxia enana Sagitario altere la composición de nuestra galaxia?

Crédito de la imagen de portada: Amanda Smith, Institute of Astronomy, University of Cambridge

Datos del artículo científico:

• Título: Imprints of Sagittarius accretion event: Young O-rich stars and discontinuous chemical evolution in Milky Way disc
• Autores: Tiancheng Sun, Shaolan Bi, Xunzhou Chen, Yuqin Chen, Chao Liu et al.
• Institución del primer autor: Institute for Frontiers in Astronomy and Astrophysics, Beijing Normal University, Beijing, 102206, China.
• Estado de la publicación: Enviado a Nature Communications (acceso abierto en arXiv).

La galaxia enana de Sagitario

Nuestra galaxia, la Vía Láctea, tiene múltiples galaxias más pequeñas, llamadas galaxias satélites, orbitando a su alrededor debido a la atracción gravitatoria que ejerce. Puede que la más conocida sea la Gran Nube de Magallanes que es visible a simple vista desde el hemisferio sur. Sin embargo, hoy nos centraremos en una galaxia aún más pequeña llamada Sagitario. Esta galaxia está en proceso de ser acretada por la Vía Láctea y cada vez pasa más cerca de nuestra galaxia. Poco se conocía del efecto que tenían estas visitas en nuestra galaxia, pero el equipo de investigación del astrobito de hoy ha conseguido cuantificar los efectos relacionados con los acercamientos de Sagitario. ¡Y eso que el primero pasó hace unos 5.5 mil millones de años y Sagitario es unas 3000 veces menos masiva que la Vía Láctea!

Evolución de la composición química de las estrellas

Cuando Sagitario pasa cerca de la Vía Láctea, produce una desestabilización de la materia del disco galáctico que genera un aumento de formación estelar. Desde el primer acercamiento hace unos 5.5 mil millones de años se cree que Sagitario ha vuelto a pasar cerca de la Vía Láctea otras dos veces más produciendo aumentos de formación de estrellas (artículo completo aquí). Pero más allá de este aumento de estrellas, poco se conocía sobre los efectos globales en la composición química de las estrellas. Pero el equipo firmante del artículo ha estudiado la cantidad de hierro y oxígeno que tienen las estrellas de la Vía Láctea según su edad y posición en la galaxia.

En la Figura 1 se muestra la cantidad de hierro y oxígeno que tienen todas las estrellas de la Vía Láctea dependiendo de la distancia al centro de la galaxia y divididas por grupos de edad. El perfil de hierro, Fe, (izquierda) tiene una trasformación notable en el tiempo ya pasa de pendiente positiva para estrellas viejas a tener una pendiente negativa hasta los 3-4 Gigaaños (Gyr, en inglés). En el tramo de edad más joven (1-3 Gyr) el perfil parece aplanarse asemejándose más el perfil de estrellas de 8-10 Gyr. En cuanto al perfil de oxígeno, O, (derecha) también se observan cambios con la edad, se pasa de una tendencia ligeramente negativa a una pendiente fuerte positiva hasta los 3-4 Gyr de nuevo y el grupo de edad más joven vuelve a aplanar su tendencia. Esta evolución muestra que los eventos de acreción diluyen la cantidad de hierro en las estrellas del disco mientras que aumentan la cantidad de oxígeno.

Además, se ha hecho un estudio concreto centrado en la región de la Vía Láctea que tiene estrellas jóvenes cuya formación se asocia a los pasos de Sagitario. Para esta zona, calculan la pendiente de Fe y O respecto al radio según la edad de las estrellas y la dispersión del valor de esta pendiente. En la Figura 2 izquierda se muestra que existe un aumento en la pendiente de hierro y más ligeramente de oxígeno coincidiendo con el paso de Sagitario. En este paso la dispersión (Figura 2 derecha) tiene un aumento considerable para el oxígeno, pero no se observa para el hierro. Esta diferencia sugiere que el proceso de acreción ha sido pequeño por lo que no llega a alterar la dispersión del hierro. En la misma figura se aprecia el efecto que tuvo la fusión de GSE (Gaia Sausage/Enceladus) con la Vía Láctea. Esta era también una galaxia satélite de la Vía Láctea, unas 25 veces más masiva que Sagitario, y fue acretada hace unos 8 u 11 mil millones de años. Puesto que la fusión fue mucho mayor, los perfiles de Fe y O cambiaron bruscamente y la dispersión también aumentó en gran medida.

¿Cómo sabemos que estos cambios se deben a Sagitario?

Pese a que las variaciones observadas coinciden con los acercamientos de Sagitario, es necesario pruebas sólidas que relacionen a Sagitario con estos cambios. Las estrellas formadas cuando Sagitario pasó por el disco de la Vía Láctea se diferencian del resto en tener menos magnesio en su composición, pero más oxígeno y algo más de calcio. Estudiando la composición de las diez galaxias satélites conocidas, Sagitario es la única con menor cantidad de magnesio y mayor de oxígeno y calcio que la media de nuestra galaxia. Estas similitudes indican que, cada vez que Sagitario pasa por nuestra galaxia, parte del gas que lo forma se queda en nuestro disco y las estrellas que se forman a partir de este gas tendrán una composición similar a la galaxia de Sagitario. De esta forma se puede entender las diferencias de composición de las estrellas formadas donde pasó Sagitario. Sin embargo, aún falta por comprender cómo es posible que estos cambios afecten globalmente a toda la Vía Láctea. Cuando averigüemos los mecanismos que permiten estos cambios, podríamos predecir la evolución de nuestra galaxia conforme vaya acretando otras galaxias satélites.