Encontré una estrella antigua que hace que la Vía Láctea parezca muy antigua

Los astrónomos han encontrado lo que podría ser una de las estrellas más antiguas del universo justo en la puerta de nuestra casa y nos hacen repensar la antigüedad de nuestro vecindario galáctico.

Nuestro vecindario galáctico puede ser mucho, mucho más antiguo de lo que se pensaba anteriormente: tres mil millones de años, para ser exactos.

Los astrónomos llegaron a esta conclusión después de descubrir lo que parece ser una de las estrellas más antiguas jamás encontradas en el universo. Es pequeño, tiene un bajo contenido de metales, una indicación de que nació justo después del Big Bang, y vive en la Vía Láctea.

Se estima que nuestro sol tiene unos 4.600 millones de años, lo que lo convierte en un recién llegado a nuestra galaxia, que se cree que tiene 13.500 millones de años, casi tan antiguo como el propio universo, que se cree que tiene unos 13.700 millones de años. viejo. El nuevo descubrimiento, sin embargo, haría que nuestro vecindario galáctico, o más precisamente, el disco delgado donde están los brazos espirales, sea tres mil millones de años más antiguo de lo que se pensaba.

En cualquier galaxia, las estrellas nacen y mueren todo el tiempo, aunque su muerte tiende a ser mucho más espectacular que el nacimiento, al menos para las estrellas que son lo suficientemente masivas como para alcanzar la supernova. Sin embargo, no se preocupe por nuestro Sol; es demasiado pequeño para una desaparición tan espectacular. Morirá pacíficamente en unos 10 mil millones de años, aunque traerá la Tierra con él en este proceso.

Los científicos creen que las estrellas en el universo temprano estaban compuestas enteramente de hidrógeno, helio y un poco de litio, es decir, mucho gas y muy poco metal. Estas estrellas se volvieron masivas, mucho más grandes que el Sol y produjeron elementos más pesados ​​en sus núcleos; cuando hicieron la supernova, sembraron el universo con estos elementos. Pero esta estrella recién descubierta es muy diferente.

Entonces, ¿cómo pueden los astrónomos saber la edad de una estrella? Finalmente, confían en modelos para ayudarlos a estimar cómo evolucionan y cambian las estrellas con el tiempo. Al observar una estrella por primera vez, busque el mejor modelo que se ajuste a los datos, según su edad y composición.

A su vez, las galaxias se presentan en cuatro formas distintas: espirales, elípticas, lenticulares e irregulares. Nuestra galaxia natal es una espiral que parece una rueda, que consiste en un núcleo o «convexo» con muchas estrellas, gas y polvo, rodeado por un disco delgado que contiene «brazos» en espiral hacia afuera, más un halo. Hay miles de millones de galaxias espirales en el universo y cada una tiene miles de millones de estrellas de diferentes edades. Solo en nuestra galaxia, hay alrededor de 250 mil millones de estrellas.

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El caldo es un lugar muy concurrido. No solo encontramos muchas más estrellas que en la periferia, sino que en su centro se encuentra el agujero negro supermasivo de la Vía Láctea, que en cualquier galaxia se considera el componente más antiguo. La mayoría de los astrónomos creen que las galaxias se forman cuando el gas fluye desde todas las direcciones y se vuelve muy denso en el centro, lo que desencadena la formación de las primeras estrellas. «Grandes pilas, tal vez pequeñas galaxias en sí mismas, han continuado hundiéndose en la joven Vía Láctea, arremolinándose como agua mientras fluye hacia un pozo», dice Jacco van Loon, astrónomo de la Universidad de Keele en Newcastle. Naturalmente, aplanó la Vía Láctea y la convirtió en forma de disco.

Se esperaba que las estrellas viejas se movieran en ángulo con el disco galáctico, mientras que solo las estrellas más jóvenes, como el Sol, debían quedar encerradas dentro del disco que orbitaba la Vía Láctea. Sin embargo, la vieja estrella recientemente descubierta vive dentro del disco, moviéndose alrededor de nuestra galaxia como si fuera una estrella más joven, incluso si ciertamente no lo es. Esto sugiere que el disco de la Vía Láctea ha existido durante mucho más tiempo de lo que se pensaba anteriormente, y que algunos de sus componentes deben ser muy antiguos. La conclusión de Van Loon: «La formación de galaxias debe haber sido un proceso muy rápido».

En otras palabras, cuando el agujero negro supermasivo de la Vía Láctea era joven y se hinchaba a su alrededor, ya debía haber existido un delgado disco de estrellas, y se ha convertido cada vez más en el disco mucho más masivo que vemos hoy. «La parte más antigua del disco delgado debe ser al menos tan antigua como su miembro más antiguo», dice el autor principal Kevin Schlaufman, astrónomo de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Maryland.

Entonces, aunque el descubrimiento no cambia nuestra visión de la era de la Vía Láctea en su conjunto, puede desafiar nuestras teorías sobre cómo se formó la Vía Láctea, dice Mark Sullivan, astrónomo de la Universidad de Southampton.

Para encontrar la estrella, el equipo utilizó una técnica llamada espectroscopia Doppler, también conocida como método de oscilación Doppler, de la misma manera que muchos exoplanetas se detectan al orbitar otras estrellas.

Así es como funciona. Primero, los científicos analizan el espectro de una estrella o cómo se divide la luz de las estrellas en sus longitudes de onda completas. Un planeta que orbita una estrella atrae gravitacionalmente a la estrella de modo que la estrella se mueve hacia nosotros o hacia nosotros, y la longitud de onda de su luz se vuelve más corta o más larga. Los astrónomos analizan la amplitud y periodicidad de estos cambios para estimar la órbita y la masa del planeta. Esta técnica se ha utilizado con éxito durante las últimas dos décadas para detectar más de 700 candidatos para el exoplaneta que orbita estrellas cercanas.

El equipo de Schlaufman, que publicó sus resultados en The Astrophysical Journal, encontró la estrella utilizando un método similar, observando una estrella más grande y brillante. Los investigadores quedaron intrigados cuando vieron los datos obtenidos por otro grupo de científicos que observaban la estrella y notaron que debía haber un objeto muy denso que la sacudiría, haciéndola moverse hacia ellos y alejándose de ellos: tal vez un agujero negro.

Observaron la estrella durante un año, esperando encontrar el agujero negro, analizando periódicamente los espectros y observando pequeños cambios en la velocidad de oscilación. La estrella se movía con un patrón regular, lo que sugiere que efectivamente estaba en órbita. Pero luego Schlaufman y sus colegas se dieron cuenta de que los cálculos del grupo anterior se basaban en un error; el movimiento no fue causado por un agujero negro, sino por una estrella con una masa muy pequeña. «Esto resultó ser más interesante que un agujero negro», dice Andrew Casey, astrónomo de la Universidad de Monash y coautor del estudio.

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La estrella fugaz resultó tener una masa ligeramente más pequeña que nuestro Sol. Para determinar su edad, el equipo utilizó varias simulaciones por computadora de cómo las estrellas cambian de color y brillo a lo largo de su vida. Las estrellas más lejanas son más débiles, por lo que necesita conocer la distancia para poder saber qué tan brillante es realmente la estrella. Afortunadamente, solo tenemos la tecnología adecuada para obtener la distancia: el satélite Gaia, lanzado en 2013, puede medir con mucha precisión el ángulo en el que los astrónomos ven las estrellas; este ángulo varía a medida que la Tierra orbita alrededor del Sol, y la cantidad de variación da la distancia. Y el modelo que mejor combinaba con el brillo y el color era el de una estrella muy antigua, solo una fracción más pequeña que la edad del propio Universo; probablemente se formó solo 300 millones de años después del Big Bang. Se trata de «alrededor de las más antiguas que creemos que podrían formar estrellas», dice Casey.

Debido a que la nueva estrella encontrada es tan pequeña y tiene tan pocos elementos metálicos, el descubrimiento también podría arrojar luz sobre el tamaño y la composición de las primeras estrellas del Universo. En este momento, los científicos creen que las primeras estrellas de metales pobres eran masivas, no pequeñas, y todas han desaparecido ahora. «Las estrellas más masivas que el Sol, que nacieron en ese momento, ya no están vivas y han evolucionado hasta convertirse en restos», dice Avi Loeb, astrónomo de la Universidad de Harvard.

Pero el descubrimiento sugiere que puede haber estrellas libres de metales, lo que los astrónomos llaman «estrellas de población III», incluso la primera generación de estrellas, que han sobrevivido hasta el día de hoy. «Esto es asombroso, porque en el pasado los astrónomos pensaban que las estrellas libres de metales debían ser 10 o 1000 veces más masivas que nuestro Sol, lo que significa que estas estrellas libres de metales habrían muerto hace miles de millones de años», dice Casey. Solo recientemente, las simulaciones por computadora han sugerido que las estrellas sin metales podrían tener una masa pequeña, y este hallazgo parece ser “un indicador de la naturaleza: las estrellas sin metales pueden tener una masa baja, lo que significa que puede haber algunas estrellas con una masa pequeña. masa, cierto desde la primera generación, reliquias del Big Bang, incluso hoy «, dice Casey.

Loeb dice que la existencia de estrellas como esta recién encontrada «abre la ventana para estudiar estrellas muy antiguas que aún queman su combustible nuclear».

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