Todos estamos acostumbrados a ver mapas de la Vía Láctea llenos de estrellas y nebulosas. Pero hay regiones que no podemos ver o mapear usando métodos convencionales. No hay forma de salir de la Galaxia para tomar fotografías de todo el asunto.
Según Keith Hawkins de la Universidad de Texas en Austin, estamos atrapados dentro de la Vía Láctea y no podemos tener una vista panorámica. “Es como estar en una gran ciudad”, explicó. “Puedes mirar los edificios a tu alrededor y puedes ver en qué calle estás, pero es difícil saber cómo es toda la ciudad a menos que estés en un avión volando sobre ella”.
Para sortear esa limitación, Hawkins utilizó una técnica llamada “mapeo químico” o cartografía química. Traza los lugares que no podemos ver usando nuestros poderosos telescopios o regiones para las cuales solo tenemos buenos modelos y simulaciones. “Quería averiguar cuán precisos son en realidad esos modelos e ilustraciones”, dijo. “Y para ver si la cartografía química podría revelar una visión más clara de los brazos espirales de la Vía Láctea”.
Relleno de la Vía Láctea mediante cartografía química
Cuando miras gráficos e imágenes del cielo, las estrellas se destacan. La mayoría de los mapas de la Vía Láctea aprovechan esa propiedad. Las concentraciones de estrellas jóvenes (en particular) se destacan más porque son brillantes. Se forman en regiones donde los brazos espirales giratorios comprimen nubes de gas y polvo. El resultado son lotes de estrellas recién nacidas. Entonces, una de las formas más fáciles de mapear esos brazos es buscar nuevas estrellas.
Dondequiera que tengas un nacimiento estelar, también tienes sus guarderías estelares: nubes de gas y polvo. Y esas nubes a menudo ocultan las nuevas estrellas y los brazos de la galaxia de nuestra vista. Aquí es donde la cartografía química resulta útil. Se basa en conocer el contenido de metal de las estrellas. Las primeras estrellas del Universo (y las estrellas más antiguas de la Galaxia) son bastante pobres en metales. Eso significa que son principalmente hidrógeno y helio. A medida que morían, dispersaban elementos más pesados como el carbono, el oxígeno, etc. (los astrónomos los llaman «metales») al espacio interestelar. Esos elementos se convirtieron en parte de las próximas generaciones de estrellas. Cada lote posterior de estrellas contiene metales más complejos que sus generaciones «padres».
La cartografía química rastrea la distribución de estrellas ricas en metales en los brazos espirales de la Galaxia, donde las estrellas jóvenes tienen un mayor contenido de metalicidad. De hecho, los astrónomos han visto un «cinturón de metalicidad» en la Galaxia que podría ser obvio para los observadores distantes. Entonces, en teoría, Hawkins teorizó que si puedes rastrear la metalicidad de las estrellas en los brazos que puedes ver, puedes “completar” la vista de los brazos espirales que no podemos ver.
Rellenando los Mapas Químicos de los Brazos de la Vía Láctea
Para probar esta idea, Hawkins analizó datos del Telescopio Espectroscópico de Fibra de Objetos Múltiples de Gran Área del Cielo (LAMOST) y el telescopio espacial Gaia. Gaia ha realizado estudios increíblemente precisos y completos de la Vía Láctea, midiendo más de dos mil millones de objetos. Afortunadamente, los datos de Gaia incluyen mediciones de la composición química de aproximadamente el uno por ciento de la Galaxia, datos suficientes para que Hawkins los use en su cartografía química.

Hawkins trazó primero la distribución de la metalicidad en nuestra Galaxia, comenzando con la región alrededor del Sol. Hay una gran cantidad de datos para nuestro vecindario local, que osciló alrededor de 32.600 años luz. Razonó que las áreas con alta metalicidad en las estrellas deberían alinearse con los brazos espirales. Las estrellas menos ricas en metales deberían estar en las regiones entre los brazos.
Luego, lo comparó con otros mapas de la Vía Láctea. Encontró que los brazos espirales en esos gráficos se alinearon con los de sus gráficos de metalicidad. Dado que su mapa mostraba la existencia de brazos espirales basados únicamente en la metalicidad estelar (en lugar de la luz de las estrellas), aparecieron nuevas regiones. Esos eran lugares que no estaban mapeados por otras cartas, probablemente porque no son fácilmente visibles.
“Una gran lección”, dijo Hawkins, “es que los brazos en espiral son, de hecho, más ricos en metales. Esto ilustra el valor de la cartografía química para identificar la estructura y formación de la Vía Láctea. Tiene el potencial de transformar por completo nuestra visión de la Galaxia”.
Conociendo Nuestra Galaxia desde el Interior
Si bien los astrónomos han sabido durante décadas que la Vía Láctea es una galaxia espiral, han tenido dificultades para completar la forma exacta de los brazos y el núcleo. En estos días, sabemos que es una espiral barrada. La barra misma podría estar canalizando gas desde los brazos espirales hasta el núcleo. Allí, eventualmente queda atrapado en oleadas de actividad de nacimiento de estrellas.

No siempre podemos ver la actividad en el núcleo, por lo que la cartografía química podría resultar una herramienta muy útil para cartografiar esa región de la galaxia. La misión en curso de Gaia de cartografiar la galaxia y proporcionar aún más información química sobre las estrellas de nuestra galaxia seguirá ayudando a los astrónomos como Hawkins a completar nuestra visión de la Vía Láctea y sus estructuras. “Al igual que los primeros exploradores, que crearon mapas cada vez mejores de nuestro mundo, ahora estamos creando mapas cada vez mejores de la Vía Láctea”, dice Hawkins. «Esos mapas están revelando cosas que creíamos que eran ciertas, pero que aún debemos verificar».
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Sitio web de Gaia