Vía láctea
Definición
 El Centro Galáctico de la Vía Láctea en el cielo nocturno sobre el Observatorio Paranal (el láser crea una estrella guía para el telescopio). | |
| Datos de observación | |
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La Vía Láctea es la galaxia que contiene nuestro Sistema Solar. El descriptivo "lechoso" se deriva de la apariencia de la Tierra de la galaxia: una franja de luz que se ve en el cielo nocturno formada por estrellas que no pueden distinguirse individualmente a simple vista. El término Vía Láctea es una traducción del latín a través de lactea , del griego γαλαξίας κύκλος ( galaxías kýklos, "círculo lechoso"). Desde la Tierra, la Vía Láctea aparece como una banda porque su estructura en forma de disco se ve desde adentro. Galileo Galilei resolvió primero la banda de luz en estrellas individuales con su telescopio en 1610. Hasta principios de la década de 1920, la mayoría de los astrónomos pensaban que la Vía Láctea contenía todas las estrellas del Universo. Después del Gran Debate de 1920 entre los astrónomos Harlow Shapley y Heber Curtis, las observaciones de Edwin Hubble mostraron que la Vía Láctea es solo una de muchas galaxias.
La Vía Láctea es una galaxia espiral barrada con un diámetro entre 100,000 y 180,000 años luz (ly). Se estima que contiene 100-400 millones de estrellas. Probablemente hay al menos 100 mil millones de planetas en la Vía Láctea. El Sistema Solar está ubicado dentro del disco, a 26,490 (± 100) años luz del Centro Galáctico, en el borde interior del brazo de Orión, una de las concentraciones de gas y polvo en forma de espiral. Las estrellas en los últimos 10.000 años luz forman un bulto y una o más barras que irradian desde el bulto. El centro galáctico es una fuente de radio intensa conocida como Sagittarius A *, probablemente un agujero negro supermasivo de 4.100 (± 0.034) millones de masas solares.
Las estrellas y los gases en un amplio rango de distancias desde el Centro Galáctico orbitan a aproximadamente 220 kilómetros por segundo. La velocidad de rotación constante contradice las leyes de la dinámica kepleriana y sugiere que gran parte de la masa de la Vía Láctea no emite ni absorbe radiación electromagnética. Esta masa ha sido denominada "materia oscura". El período de rotación es de aproximadamente 240 millones de años en la posición del sol. La Vía Láctea en su conjunto se mueve a una velocidad de aproximadamente 600 km por segundo con respecto a los marcos de referencia extragalácticos. Las estrellas más antiguas de la Vía Láctea son casi tan antiguas como el Universo mismo y probablemente se formaron poco después de la Edad Oscura del Big Bang.
La Vía Láctea tiene varias galaxias satélite y es parte del Grupo Local de galaxias, que forman parte del Supercluster Virgo, que a su vez es un componente del Supercluster Laniakea.
Apariencia
Este video de lapso de tiempo captura la Vía Láctea arqueándose sobre ALMA.
La Vía Láctea es visible desde la Tierra como una brumosa banda de luz blanca, de unos 30 ° de ancho, que se arquea en el cielo nocturno. En la observación del cielo nocturno, aunque todas las estrellas individuales a simple vista en todo el cielo son parte de la Vía Láctea, el término "Vía Láctea" se limita a esta banda de luz. La luz se origina en la acumulación de estrellas no resueltas y otro material ubicado en la dirección del plano galáctico. Las regiones oscuras dentro de la banda, como el Gran Rift y el Coalsack, son áreas donde el polvo interestelar bloquea la luz de estrellas distantes. El área del cielo que oscurece la Vía Láctea se llama Zona de Evitación.
La Vía Láctea tiene un brillo superficial relativamente bajo. Su visibilidad puede reducirse en gran medida por la luz de fondo, como la contaminación lumínica o la luz de la luna. El cielo debe ser más oscuro que aproximadamente 20.2 de magnitud por segundo cuadrado de arco para que la Vía Láctea sea visible. Debería ser visible si la magnitud límite es aproximadamente +5.1 o mejor y muestra una gran cantidad de detalles en + 6.1. Esto hace que la Vía Láctea sea difícil de ver desde zonas urbanas o suburbanas con mucha luz, pero muy prominente cuando se ve desde áreas rurales cuando la luna está debajo del horizonte "El nuevo atlas mundial del brillo artificial del cielo nocturno" muestra que más de un tercio de la población de la Tierra no puede ver la Vía Láctea desde sus hogares debido a la contaminación lumínica.
Según se ve desde la Tierra, la región visible del plano galáctico de la Vía Láctea ocupa un área del cielo que incluye 30 constelaciones. El Centro Galáctico se encuentra en la dirección de Sagitario, donde la Vía Láctea es más brillante. Desde Sagitario, la brumosa banda de luz blanca parece pasar al anticentro galáctico en Auriga. La banda luego continúa el resto del camino alrededor del cielo, de vuelta a Sagitario, dividiendo el cielo en dos hemisferios aproximadamente iguales.
El plano galáctico está inclinado aproximadamente 60 ° con respecto a la eclíptica (el plano de la órbita de la Tierra). En relación con el ecuador celeste, pasa tan al norte como la constelación de Cassiopeia y tan al sur como la constelación de Crux, lo que indica la alta inclinación del plano ecuatorial de la Tierra y el plano de la eclíptica, en relación con el plano galáctico. El polo galáctico norte está situado en ascensión recta 12 49, declinación + 27.4 ° (B1950) cerca de β Comae Berenices, y el polo galáctico sur está cerca de α Sculptoris. Debido a esta alta inclinación, dependiendo de la hora de la noche y el año, el arco de la Vía Láctea puede parecer relativamente bajo o relativamente alto en el cielo. Para observadores de latitudes de aproximadamente 65 ° norte a 65 ° sur, la Vía Láctea pasa directamente por encima dos veces al día.
Tamaño y masa
La Vía Láctea es la segunda galaxia más grande en el Grupo Local, con su disco estelar de aproximadamente 100.000 ly (30 kpc) de diámetro y, en promedio, aproximadamente 1.000 ly (0.3 kpc) de espesor. Para comparar la escala física relativa de la Vía Láctea, si el Sistema Solar fuera de Neptuno tuviera el tamaño de un cuarto de los Estados Unidos (24.3 mm (0.955 in)), la Vía Láctea sería aproximadamente del tamaño de los Estados Unidos contiguos. Un filamento en forma de anillo de estrellas envolviendo la Vía Láctea puede pertenecer a la Vía Láctea misma, ondulando por encima y por debajo del plano galáctico relativamente plano. Si es así, eso significaría un diámetro de 150,000-180,000 años luz (46-55 kpc).
Las estimaciones de la masa de la Vía Láctea varían, según el método y los datos utilizados. En el extremo inferior del rango estimado, la masa de la Vía Láctea es de 5,8 × 10 masas solares ( M ☉ ), algo menos que la de la Galaxia de Andrómeda. Las mediciones con la Very Long Baseline Array en 2009 encontraron velocidades de hasta 254 km / s (570,000 mph) para las estrellas en el borde exterior de la Vía Láctea. Debido a que la velocidad orbital depende de la masa total dentro del radio orbital, esto sugiere que la Vía Láctea es más masiva, igualando aproximadamente la masa de la galaxia Andrómeda a 7 × 10 M ☉dentro de 160,000 ly (49 kpc) de su centro. En 2010, una medida de la velocidad radial de halo estrellas encontró que la masa encerrada dentro de 80 kiloparsecs es 7 × 10 M ☉ . Según un estudio publicado en 2014, la masa de toda la Vía Láctea se estima en 8.5 × 10 M ☉ , que es aproximadamente la mitad de la masa de la galaxia de Andrómeda.
Gran parte de la masa de la Vía Láctea parece ser materia oscura, una forma de materia desconocida e invisible que interactúa gravitacionalmente con la materia ordinaria. Un halo de materia oscura se extiende de forma relativamente uniforme a una distancia superior a cien kiloparsecs (kpc) del Centro Galáctico. Los modelos matemáticos de la Vía Láctea sugieren que la masa de materia oscura es 1-1.5 × 10 M ☉ . Estudios recientes indican un rango en masa, tan grande como 4.5 × 10 M ☉ y tan pequeño como 8 × 10 M ☉ .
La masa total de todas las estrellas de la Vía Láctea se estima entre 4,6 × 10 M ☉ y 6,43 × 10 M ☉ . Además de las estrellas, también hay gas interestelar, que comprende 90% de hidrógeno y 10% de helio en masa, con dos tercios del hidrógeno encontrado en la forma atómica y el restante un tercio como hidrógeno molecular. La masa de este gas es igual a entre 10% y 15% de la masa total de las estrellas de la galaxia. El polvo interestelar representa un 1% adicional de la masa total del gas.
Contenido
La Vía Láctea contiene entre 200 y 400 mil millones de estrellas y al menos 100 mil millones de planetas. La cifra exacta depende del número de estrellas de muy baja masa, que son difíciles de detectar, especialmente a distancias de más de 300 ly (90 pc) del Sol. Como comparación, la galaxia Andrómeda vecina contiene un estimado de un billón (10) de estrellas. La Vía Láctea también puede contener quizás diez mil millones de enanas blancas, mil millones de estrellas de neutrones y cien millones de agujeros negros. Llenar el espacio entre las estrellas es un disco de gas y polvo llamado medio interestelar. Este disco tiene al menos un alcance comparable en radio a las estrellas, mientras que el espesor de la capa de gas varía desde cientos de años luz para el gas más frío a miles de años luz para el gas más cálido.
El disco de estrellas en la Vía Láctea no tiene un borde afilado más allá del cual no hay estrellas. Por el contrario, la concentración de estrellas disminuye con la distancia desde el centro de la Vía Láctea. Por razones que no se entienden, más allá de un radio de aproximadamente 40,000 ly (13 kpc) desde el centro, el número de estrellas por parsec cúbico cae mucho más rápido con el radio. Alrededor del disco galáctico hay un halo galáctico esférico de estrellas y cúmulos globulares que se extiende hacia afuera pero tiene un tamaño limitado por las órbitas de dos satélites de la Vía Láctea, las Nubes de Magallanes Grandes y Pequeñas, cuyo acercamiento más cercano al Centro Galáctico es de aproximadamente 180,000 ly (55 kpc). A esta distancia o más allá, las órbitas de la mayoría de los objetos halo serían interrumpidas por las Nubes de Magallanes. Por lo tanto, tales objetos probablemente serían expulsados de las cercanías de la Vía Láctea.
Tanto la microlente gravitacional como las observaciones de tránsito planetario indican que puede haber al menos tantos planetas unidos a las estrellas como estrellas en la Vía Láctea, y las medidas de microlente indican que hay más planetas deshonestos no vinculados a las estrellas que estrellas. La Vía Láctea contiene al menos un planeta por estrella, lo que resulta en 100-400 millones de planetas, según un estudio de enero de 2013 del sistema estelar de cinco planetas Kepler-32 con el observatorio espacial Kepler. Un análisis diferente de enero de 2013 de los datos de Kepler estimó que al menos 17 mil millones de exoplanetas del tamaño de la Tierra residen en la Vía Láctea. El 4 de noviembre de 2013, informaron los astrónomos, basándose en Kepler datos de la misión espacial, que podría haber hasta 40 mil millones de planetas del tamaño de la Tierra que orbitan en las zonas habitables de estrellas similares al Sol y enanas rojas dentro de la Vía Láctea. 11 mil millones de estos planetas estimados pueden estar orbitando estrellas similares al Sol. El planeta más cercano puede estar a 4,2 años luz de distancia, según un estudio de 2016. Tales planetas del tamaño de la Tierra pueden ser más numerosos que los gigantes gaseosos. Además de los exoplanetas, los "exocomos", los cometas más allá del Sistema Solar, también se han detectado y pueden ser comunes en la Vía Láctea.
Vista panorámica de 360 grados de la Vía Láctea (un mosaico ensamblado de fotografías) de ESO. El centro galáctico está en el medio de la vista, con el norte galáctico hacia arriba.
Estructura
La impresión del artista de cómo se vería la Vía Láctea desde diferentes puntos de vista. Desde líneas de visión de borde, la estructura en forma de concha de maní, que no debe confundirse con el bulbo central de la galaxia, es evidente. Visto desde arriba, la barra estrecha central que es responsable de esta estructura aparece claramente, como lo harían muchos brazos espirales y sus nubes de polvo asociadas.
La Vía Láctea consiste en una región central en forma de barra rodeada por un disco de gas, polvo y estrellas. La distribución de masa dentro de la Vía Láctea se parece mucho al tipo Sbc en la clasificación de Hubble, que representa galaxias espirales con brazos relativamente sueltos. Los astrónomos comenzaron a sospechar que la Vía Láctea es una galaxia espiral barrada, en lugar de una galaxia espiral ordinaria, en la década de 1960. Sus sospechas fueron confirmadas por las observaciones del Telescopio Espacial Spitzer en 2005 que mostraron que la barra central de la Vía Láctea era más grande de lo que se pensaba.
Cuadrantes galácticos
Un cuadrante galáctico, o cuadrante de la Vía Láctea, se refiere a uno de los cuatro sectores circulares en la división de la Vía Láctea. En la práctica astronómica actual, la delineación de los cuadrantes galácticos se basa en el sistema de coordenadas galácticas, que coloca al Sol como el origen del sistema de mapeo.
Los cuadrantes se describen utilizando ordinales, por ejemplo, "primer cuadrante galáctico", "segundo cuadrante galáctico" o "tercer cuadrante de la Vía Láctea". Viendo desde el polo galáctico norte con 0 grados (°) como el rayo que corre comenzando desde el Sol y a través del Centro Galáctico, los cuadrantes son los siguientes:
- 1er cuadrante galáctico - 0 ° ≤ longitud (ℓ) ≤ 90 °
- 2 ° cuadrante galáctico - 90 ° ≤ ℓ ≤ 180 °
- 3er cuadrante galáctico - 180 ° ≤ ℓ ≤ 270 °
- Cuarto cuadrante galáctico - 270 ° ≤ ℓ ≤ 360 ° (0 °)
Centro Galáctico
El Sol es 25,000-28,000 ly (7.7-8.6 kpc) del Centro Galáctico. Este valor se estima utilizando métodos geométricos o midiendo objetos astronómicos seleccionados que sirven como velas estándar, con diferentes técnicas que producen varios valores dentro de este rango aproximado. En el interior pocos kpc (alrededor de 10 000 años luz de radio) es una concentración densa de estrellas mayormente viejas en una forma aproximadamente esferoidal llamada protuberancia. Se ha propuesto que la Vía Láctea carece de una protuberancia formada debido a una colisión y fusión entre galaxias anteriores, y que en cambio solo tiene un pseudobulbo formado por su barra central. Sin embargo, abunda la confusión en la literatura entre la estructura en forma de concha de maní creada por las inestabilidades en la barra, frente a una posible protuberancia con un radio de media luz esperado de 0.5 kpc.
El Centro Galáctico está marcado por una fuente de radio intensa llamada Sagittarius A * (pronunciado Sagittarius A-star). El movimiento del material alrededor del centro indica que Sagittarius A * alberga un objeto masivo y compacto. Esta concentración de masa se explica mejor como un agujero negro supermasivo (SMBH) con una masa estimada de 4.1-4.5 millones de veces la masa del Sol. La tasa de acreción del SMBH es consistente con un núcleo galáctico inactivo, que se estima en alrededor de 1 × 10 M ☉ y. Las observaciones indican que hay SMBH ubicadas cerca del centro de la mayoría de las galaxias normales.
La naturaleza de la barra de la Vía Láctea se debate activamente, con estimaciones para su longitud media y orientación que abarca de 1 a 5 kpc (3.000-16.000 ly) y 10-50 grados relativos a la línea de visión desde la Tierra hasta el Centro Galáctico. Algunos autores defienden que la Vía Láctea presenta dos barras distintas, una situada dentro de la otra. Sin embargo, las variables RR Lyrae no trazan una barra galáctica prominente. La barra puede estar rodeada por un anillo llamado "anillo de 5 kpc" que contiene una gran fracción del hidrógeno molecular presente en la Vía Láctea, así como la mayor parte de la actividad de formación estelar de la Vía Láctea. Visto desde la Galaxia de Andrómeda, sería la característica más brillante de la Vía Láctea. La emisión de rayos X del núcleo está alineada con las estrellas masivas que rodean la barra central y la cresta galáctica.
En 2010, se detectaron dos burbujas esféricas gigantescas de alta emisión de energía al norte y al sur del núcleo de la Vía Láctea, utilizando datos del Telescopio Espacial Fermo Gamma-ray. El diámetro de cada una de las burbujas es de aproximadamente 25,000 años luz (7,7 kpc); se extienden hasta Grus y hasta Virgo en el cielo nocturno del hemisferio sur. Posteriormente, las observaciones con el Telescopio Parkes a frecuencias de radio identificaron la emisión polarizada que está asociada con las burbujas de Fermi. Estas observaciones se interpretan mejor como una salida magnetizada impulsada por la formación de estrellas en el 640 ly central (200 pc) de la Vía Láctea.
Más tarde, el 5 de enero de 2015, la NASA informó que observó un destello de rayos X 400 veces más brillante que de costumbre, un récord de Sagittarius A *. El evento inusual puede haber sido causado por la ruptura de un asteroide que cae en el agujero negro o por el enredo de líneas de campo magnético dentro del gas que fluye hacia Sagitario A *.
Brazos espirales
Fuera de la influencia gravitatoria de las barras galácticas, la estructura del medio interestelar y las estrellas en el disco de la Vía Láctea está organizada en cuatro brazos espirales. Los brazos en espiral típicamente contienen una densidad más alta de gas y polvo interestelar que el promedio galáctico, así como una mayor concentración de formación de estrellas, como se remonta a las regiones H II y las nubes moleculares.
La estructura en espiral de la Vía Láctea es incierta, y actualmente no hay consenso sobre la naturaleza de los brazos espirales de la Vía Láctea. Los patrones de espiral logarítmico perfecto solo describen crudamente las características cercanas al Sol, porque las galaxias comúnmente tienen brazos que se ramifican, se fusionan, se tuercen inesperadamente y presentan un grado de irregularidad. El posible escenario del Sol dentro de un brazo de impulso / local enfatiza ese punto e indica que tales características probablemente no son únicas y existen en cualquier otro lugar de la Vía Láctea. Las estimaciones del ángulo de inclinación de los brazos varían de aproximadamente 7 ° a 25 °. Se cree que hay cuatro brazos espirales que comienzan cerca del centro de la Vía Láctea. Estos se nombran de la siguiente manera, con las posiciones de los brazos que se muestran en la imagen de la derecha:
| Color | Brazos) |
|---|---|
| cian | Cerca de 3 kpc Brazo y brazo de Perseus |
| púrpura | Norma y brazo externo (junto con la extensión descubierta en 2004) |
| verde | Brazo Scutum-Centaurus |
| rosado | Sagittarius-Carina Arm |
| Hay al menos dos brazos o espuelas más pequeños, que incluyen: | |
| naranja | Brazo de Orion-Cygnus (que contiene el sol y el sistema solar) |
Dos brazos espirales, el brazo Scutum-Centaurus y el brazo Carina-Sagitario, tienen puntos tangentes dentro de la órbita del Sol sobre el centro de la Vía Láctea. Si estos brazos contienen una sobredensidad de estrellas en comparación con la densidad promedio de estrellas en el disco galáctico, sería detectable al contar las estrellas cerca del punto tangente. Dos estudios de luz infrarroja cercana, que es sensible principalmente a gigantes rojos y no se vieron afectados por la extinción de polvo, detectaron la sobreabundancia pronosticada en el brazo Scutum-Centaurus pero no en el brazo Carina-Sagitario: el brazo Scutum-Centaurus contiene aproximadamente 30% más gigantes rojos de lo que se esperaría en ausencia de un brazo espiral. Esta observación sugiere que la Vía Láctea posee solo dos brazos estelares principales: el brazo Perseus y el brazo Scutum-Centaurus. El resto de los brazos contienen exceso de gas pero no exceso de estrellas viejas. En diciembre de 2013, los astrónomos descubrieron que la distribución de estrellas jóvenes y regiones de formación estelar coincide con la descripción en espiral de cuatro brazos de la Vía Láctea. Por lo tanto, la Vía Láctea parece tener dos brazos espirales trazados por estrellas viejas y cuatro brazos espirales trazados por gas y estrellas jóvenes. La explicación de esta aparente discrepancia no está clara.
El brazo Near 3 kpc (también llamado Brazo de expansión de 3 kpc o simplemente Brazo de 3 kpc) fue descubierto en la década de 1950 por el astrónomo van Woerden y sus colaboradores a través de medidas de radio de 21 centímetros de HI (hidrógeno atómico). Se descubrió que se estaba expandiendo desde el abultamiento central a más de 50 km / s. Está ubicado en el cuarto cuadrante galáctico a una distancia de aproximadamente 5.2 kpc del Sol y 3.3 kpc del Centro Galáctico. El brazo Far 3 kpc fue descubierto en 2008 por el astrónomo Tom Dame (Harvard-Smithsonian CfA). Está ubicado en el primer cuadrante galáctico a una distancia de 3 kpc (aproximadamente 10,000 ly) del Centro Galáctico.
Una simulación publicada en 2011 sugirió que la Vía Láctea pudo haber obtenido su estructura de brazo espiral como resultado de colisiones repetidas con la Galaxia Elíptica Enana de Sagitario.
Se ha sugerido que la Vía Láctea contiene dos patrones de espiral diferentes: uno interno, formado por el brazo de Sagitario, que gira rápido y otro externo, formado por los brazos de Carina y Perseo, cuya velocidad de rotación es más lenta y cuyos brazos están estrechamente unidos. herida. En este escenario, sugerido por simulaciones numéricas de la dinámica de los diferentes brazos espirales, el patrón externo formaría un pseudor externo, y los dos patrones estarían conectados por el brazo Cygnus.
Fuera de los brazos espirales principales está el Anillo Monoceros (o Anillo Exterior), un anillo de gas y estrellas arrancadas de otras galaxias hace miles de millones de años. Sin embargo, varios miembros de la comunidad científica recientemente reafirmaron su posición afirmando que la estructura de Monoceros no es más que una sobredimensión producida por el grueso y deformado disco de la Vía Láctea.
aureola
El disco galáctico está rodeado por un halo esferoidal de estrellas viejas y cúmulos globulares, de los cuales el 90% se encuentran a menos de 100.000 años luz (30 kpc) del Centro Galáctico. Sin embargo, algunos cúmulos globulares se han encontrado más lejos, como PAL 4 y AM1 a más de 200,000 años luz del Centro Galáctico. Alrededor del 40% de los cúmulos de la Vía Láctea están en órbitas retrógradas, lo que significa que se mueven en la dirección opuesta a la rotación de la Vía Láctea. Los cúmulos globulares pueden seguir órbitas de rosetas sobre la Vía Láctea, en contraste con la órbita elíptica de un planeta alrededor de una estrella.
Aunque el disco contiene polvo que oscurece la vista en algunas longitudes de onda, el componente halo no. La formación activa de estrellas tiene lugar en el disco (especialmente en los brazos espirales, que representan áreas de alta densidad), pero no tiene lugar en el halo, ya que hay poco gas lo suficientemente frío como para colapsar en estrellas. Los clústeres abiertos también se encuentran principalmente en el disco.
Los descubrimientos a principios del siglo XXI han añadido una dimensión al conocimiento de la estructura de la Vía Láctea. Con el descubrimiento de que el disco de la Galaxia de Andrómeda (M31) se extiende mucho más allá de lo que se pensaba, la posibilidad de que el disco de la Vía Láctea se extienda aún más es evidente, y esto está respaldado por evidencia del descubrimiento de la extensión del brazo externo del Brazo Cygnus y de una extensión similar del Brazo Scutum-Centaurus. Con el descubrimiento de la Galaxia Elíptica Enana de Sagitario surgió el descubrimiento de una cinta de restos galácticos a medida que la órbita polar del enano y su interacción con la Vía Láctea la destrozan. Del mismo modo, con el descubrimiento de la Canis Major Dwarf Galaxy, se descubrió que un anillo de restos galácticos de su interacción con la Vía Láctea rodea el disco galáctico.
El Sloan Digital Sky Survey del cielo del norte muestra una estructura enorme y difusa (distribuida en un área alrededor de 5.000 veces el tamaño de la luna llena) dentro de la Vía Láctea que no parece encajar en los modelos actuales. La colección de estrellas se eleva casi perpendicular al plano de los brazos espirales de la Vía Láctea. La interpretación probable propuesta es que una galaxia enana se está fusionando con la Vía Láctea. Esta galaxia se llama tentativamente Virgo Stellar Stream y se encuentra en la dirección de Virgo a unos 30 000 años luz (9 kpc) de distancia.
Halo gaseoso
Además del halo estelar, el Observatorio de rayos X Chandra, XMM-Newton y Suzaku han proporcionado evidencia de que hay un halo gaseoso con una gran cantidad de gas caliente. El halo se extiende por cientos de miles de años luz, mucho más que el halo estelar y cerca de la distancia de las Grandes y Pequeñas Nubes de Magallanes. La masa de este halo caliente es casi equivalente a la masa de la Vía Láctea. La temperatura de este gas halo es de entre 1 y 2.5 millones de K (1.8 y 4.5 millones de F).
Las observaciones de galaxias distantes indican que el Universo tenía aproximadamente una sexta parte de la materia bariónica (ordinaria) que la materia oscura cuando tenía solo unos pocos miles de millones de años. Sin embargo, solo cerca de la mitad de esos bariones se contabilizan en el universo moderno en base a observaciones de galaxias cercanas como la Vía Láctea. Si se confirma el hallazgo de que la masa del halo es comparable a la masa de la Vía Láctea, podría ser la identidad de los bariones desaparecidos alrededor de la Vía Láctea.
La ubicación y el vecindario de Sun
El Sol está cerca del borde interno del Brazo de Orión, dentro de la Pelusa Local de la Burbuja Local, y en el Cinturón de Gould, a una distancia de 26.4 ± 1.0 kly (8.09 ± 0.31 kpc) del Centro Galáctico. El Sol está actualmente a 5-30 parsecs (16-98 ly) del plano central del disco galáctico. La distancia entre el brazo local y el siguiente brazo, el brazo de Perseus, es de aproximadamente 2.000 parsecs (6.500 ly). El Sol, y por lo tanto el Sistema Solar, se encuentra en la zona habitable galáctica de la Vía Láctea.
Hay alrededor de 208 estrellas más brillantes que la magnitud absoluta 8.5 dentro de una esfera con un radio de 15 parsecs (49 ly) del Sol, dando una densidad de una estrella por 69 parsecs cúbicos, o una estrella por 2.360 años luz cúbicos (de la Lista de las estrellas brillantes más cercanas). Por otro lado, hay 64 estrellas conocidas (de cualquier magnitud, sin contar 4 enanas marrones) a 5 parsecs (16 ly) del Sol, dando una densidad de aproximadamente una estrella por 8.2 parsecs cúbicos, o una por 284 luz cúbica -años (de la lista de estrellas más cercanas). Esto ilustra el hecho de que hay estrellas mucho más tenues que las estrellas brillantes: en todo el cielo, hay alrededor de 500 estrellas más brillantes que la magnitud aparente 4, pero 15,5 millones de estrellas más brillantes que la magnitud aparente 14.
El vértice del camino del Sol, o el ápice solar, es la dirección en la que el Sol viaja a través del espacio en la Vía Láctea. La dirección general del movimiento galáctico del Sol es hacia la estrella Vega, cerca de la constelación de Hércules, en un ángulo de aproximadamente 60 grados de cielo con respecto a la dirección del Centro Galáctico. Se espera que la órbita del Sol sobre la Vía Láctea sea más o menos elíptica con la adición de perturbaciones debidas a los brazos espirales galácticos y las distribuciones de masa no uniformes. Además, el Sol pasa a través del plano galáctico aproximadamente 2.7 veces por órbita. Esto es muy similar a cómo funciona un oscilador armónico simple sin un término de fuerza de arrastre (amortiguación). Hasta hace poco, se pensaba que estas oscilaciones coincidían con los períodos de extinción masivos de la forma de vida en la Tierra. Sin embargo, un nuevo análisis de los efectos del sol '
Le toma al Sistema Solar alrededor de 240 millones de años completar una órbita de la Vía Láctea (un año galáctico), por lo que se cree que el Sol completó 18-20 órbitas durante su vida y 1/1250 de una revolución desde el origen de los humanos . La velocidad orbital del Sistema Solar en el centro de la Vía Láctea es de aproximadamente 220 km / s (490,000 mph) o 0.073% de la velocidad de la luz. El Sol se mueve a través de la heliosfera a 84,000 km / h (52,000 mph). A esta velocidad, el Sistema Solar tarda alrededor de 1.400 años en recorrer una distancia de 1 año luz u 8 días en recorrer 1 UA (unidad astronómica). El Sistema Solar se dirige en la dirección de la constelación zodiacal Scorpius, que sigue a la eclíptica.
Rotación galáctica
Las estrellas y el gas en la Vía Láctea giran alrededor de su centro diferencialmente, lo que significa que el período de rotación varía según la ubicación. Como es típico de las galaxias espirales, la velocidad orbital de la mayoría de las estrellas en la Vía Láctea no depende en gran medida de su distancia desde el centro. Lejos del abultamiento central o el borde exterior, la velocidad orbital estelar típica está entre 210 ± 10 km / s (470,000 ± 22,000 mph). [1] Por lo tanto, el período orbital de la estrella típica es directamente proporcional solo a la longitud del camino recorrido. Esto es diferente a la situación dentro del Sistema Solar, donde dominan las dinámicas gravitacionales de dos cuerpos, y las diferentes órbitas tienen velocidades significativamente diferentes asociadas a ellas. La curva de rotación (que se muestra en la figura) describe esta rotación. Hacia el centro de la Vía Láctea, las velocidades de la órbita son demasiado bajas,
Si la Vía Láctea solo contuviera la masa observada en estrellas, gas y otra materia bariónica (ordinaria), la velocidad de rotación disminuiría con la distancia desde el centro. Sin embargo, la curva observada es relativamente plana, lo que indica que hay una masa adicional que no se puede detectar directamente con la radiación electromagnética. Esta inconsistencia se atribuye a la materia oscura. La curva de rotación de la Vía Láctea concuerda con la curva de rotación universal de las galaxias espirales, la mejor evidencia de la existencia de materia oscura en las galaxias. Alternativamente, una minoría de astrónomos propone que una modificación de la ley de gravedad puede explicar la curva de rotación observada.
Formación
La Vía Láctea comenzó como una o varias pequeñas sobredensidades en la distribución de masas en el Universo poco después del Big Bang. Algunas de estas sobredensidades fueron la semilla de cúmulos globulares en los que se formaron las estrellas más antiguas que quedan en lo que ahora es la Vía Láctea. Casi la mitad de la materia en la Vía Láctea puede haber venido de otras galaxias distantes. No obstante, estas estrellas y cúmulos ahora comprenden el halo estelar de la Vía Láctea. En unos pocos miles de millones de años del nacimiento de las primeras estrellas, la masa de la Vía Láctea era lo suficientemente grande como para que girara relativamente rápido. Debido a la conservación del momento angular, esto llevó al medio interestelar gaseoso a colapsarse desde una forma aproximadamente esferoidal a un disco. Por lo tanto, las generaciones posteriores de estrellas se formaron en este disco espiral. Se observa que la mayoría de las estrellas más jóvenes, incluido el Sol, están en el disco.
Desde que comenzaron a formarse las primeras estrellas, la Vía Láctea ha crecido a través de las fusiones de galaxias (particularmente al principio del crecimiento de la Vía Láctea) y la acumulación de gas directamente desde el halo galáctico. La Vía Láctea está actualmente acumulando material de varias galaxias pequeñas, incluidas dos de sus galaxias satélite más grandes, las Nubes de Magallanes Grandes y Pequeñas, a través de la Corriente de Magallanes. La acreción directa de gas se observa en nubes de alta velocidad como la nube Smith. Sin embargo, las propiedades de la Vía Láctea, como la masa estelar, el momento angular y la metalicidad en sus regiones más externas, sugieren que no se ha fusionado con grandes galaxias en los últimos 10 mil millones de años. Esta falta de fusiones importantes recientes es inusual entre galaxias espirales similares;
Según estudios recientes, la Vía Láctea y la Galaxia de Andrómeda se encuentran en lo que en el diagrama de magnitud de color de la galaxia se conoce como el "valle verde", una región poblada por galaxias en transición desde la "nube azul" (galaxias que forman activamente nuevas estrellas) a la "secuencia roja" (galaxias que carecen de formación estelar). La actividad de formación estelar en galaxias de valle verde se está desacelerando a medida que se agotan los gases formadores de estrellas en el medio interestelar. En galaxias simuladas con propiedades similares, la formación de estrellas típicamente se habrá extinguido dentro de unos cinco mil millones de años, incluso teniendo en cuenta el aumento esperado a corto plazo en la tasa de formación de estrellas debido a la colisión entre la Vía Láctea y la Andrómeda. Galaxia. De hecho,
Edad e historia cosmológica
Los cúmulos globulares se encuentran entre los objetos más antiguos de la Vía Láctea, lo que establece un límite inferior en la edad de la Vía Láctea. Las edades de las estrellas individuales en la Vía Láctea se pueden estimar midiendo la abundancia de elementos radiactivos de vida larga como el torio-232 y el uranio-238, luego comparando los resultados con las estimaciones de su abundancia original, una técnica llamada nucleocosmocronología. Estos valores de rendimiento de aproximadamente 12.5 ± 3 mil millones de años para CS 31082-001 y 13.8 ± 4 mil millones de años para BD + 17 ° 3248. Una vez que se forma una enana blanca, comienza a experimentar un enfriamiento radiativo y la temperatura de la superficie disminuye constantemente. Al medir las temperaturas de las enanas blancas más frías y compararlas con su temperatura inicial esperada, se puede hacer una estimación de la edad. Con esta técnica, la edad del cúmulo globular M4 se estimó en 12.7 ± 0.7 mil millones de años . Las estimaciones de edad del más antiguo de estos grupos da una estimación del mejor ajuste de 12,6 mil millones de años, y un límite superior de confianza del 95% de 16 mil millones de años.
Se han encontrado varias estrellas individuales en el halo de la Vía Láctea con edades medidas muy cercanas a la edad de 13.80 mil millones de años del Universo. En 2007, se estimó que una estrella en el halo galáctico, HE 1523-0901, tenía unos 13,2 mil millones de años. Como el objeto conocido más antiguo de la Vía Láctea en ese momento, esta medida colocaba un límite inferior en la edad de la Vía Láctea. Esta estimación se realizó utilizando el Espectrógrafo UV-Visual Echelle del Very Large Telescope para medir las resistencias relativas de las líneas espectrales causadas por la presencia de torio y otros elementos creados por el R-process. Las intensidades de línea producen abundancias de diferentes isótopos elementales, a partir de los cuales se puede obtener una estimación de la edad de la estrella mediante nucleocosmocronología. Otra estrella, HD 140283, tiene 14,5 ± 0,7 mil millones de años.
La edad de las estrellas en el disco delgado galáctico también se ha estimado utilizando nucleocosmocronología. Las mediciones de estrellas de disco delgado arrojan una estimación de que el disco delgado se formó hace 8,8 ± 1,7 mil millones de años. Estas mediciones sugieren que hubo un hiato de casi 5 mil millones de años entre la formación del halo galáctico y el disco delgado. El análisis reciente de las firmas químicas de miles de estrellas sugiere que la formación estelar podría haber disminuido en un orden de magnitud en el momento de la formación del disco, hace de 10 a 8 mil millones de años, cuando el gas interestelar estaba demasiado caliente para formar nuevas estrellas al mismo ritmo como antes.
Las galaxias satélite que rodean la Vía Láctea no están distribuidas al azar, sino que parecen ser el resultado de una ruptura de algún sistema más grande que produce una estructura de anillo de 500,000 años luz de diámetro y 50,000 años luz de ancho. Los encuentros cercanos entre galaxias, como los que se esperan en 4 mil millones de años con la galaxia Andrómeda, arrancan enormes colas de gas que, con el tiempo, pueden unirse para formar galaxias enanas en un anillo en un ángulo arbitrario con respecto al disco principal.
Ambiente
La Vía Láctea y la Galaxia de Andrómeda son un sistema binario de galaxias espirales gigantes pertenecientes a un grupo de 50 galaxias estrechamente ligadas, conocido como el Grupo Local, rodeado por un Vacío Local, que forma parte del Supercúmulo de Virgo. Alrededor del Supercúmulo de Virgo hay varios vacíos, desprovistos de muchas galaxias, el Vacío Microscopium al "norte", el Vacío del Escultor a la "izquierda", el Vacío del Bootes al "derecho" y el Vacío del Bastón Mayor al Sur . Estos vacíos cambian de forma con el tiempo, creando estructuras filamentosas de galaxias. El Supercluster de Virgo, por ejemplo, está siendo atraído hacia el Gran Atractor, que a su vez forma parte de una estructura mayor, llamada Laniakea.
Dos galaxias más pequeñas y varias galaxias enanas del Grupo Local orbitan alrededor de la Vía Láctea. La más grande de estas es la Gran Nube de Magallanes con un diámetro de 14,000 años luz. Tiene una compañera cercana, la Pequeña Nube de Magallanes. La corriente de Magallanes es una corriente de gas de hidrógeno neutro que se extiende desde estas dos pequeñas galaxias a lo largo de 100 ° del cielo. Se cree que la corriente fue arrastrada desde las Nubes de Magallanes en interacciones de las mareas con la Vía Láctea. Algunas de las galaxias enanas que orbitan la Vía Láctea son Canis Major Dwarf (la más cercana), Sagittarius Dwarf Elliptical Galaxy, Ursa Minor Dwarf, Sculptor Dwarf, Sextans Dwarf, Fornax Dwarf y Leo I Dwarf. Las galaxias enanas más pequeñas de la Vía Láctea tienen solo 500 años luz de diámetro. Estos incluyen Carina Dwarf, Draco Dwarf y Leo II Dwarf.
En 2014, los investigadores informaron que la mayoría de las galaxias satélite de la Vía Láctea en realidad se encuentran en un disco muy grande y orbitan en la misma dirección. Esto fue una sorpresa: según la cosmología estándar, las galaxias satélite deberían formarse en halos de materia oscura, y deberían distribuirse ampliamente y moverse en direcciones aleatorias. Esta discrepancia aún no está completamente explicada.
En enero de 2006, los investigadores informaron que la urdimbre hasta ahora inexplicada en el disco de la Vía Láctea se ha mapeado y se ha descubierto que es una onda o vibración creada por las Nubes de Magallanes grandes y pequeñas mientras orbitan la Vía Láctea, causando vibraciones cuando pasar a través de sus bordes. Anteriormente, estas dos galaxias, alrededor del 2% de la masa de la Vía Láctea, se consideraban demasiado pequeñas para influir en la Vía Láctea. Sin embargo, en un modelo de computadora, el movimiento de estas dos galaxias crea una estela de materia oscura que amplifica su influencia en la Vía Láctea más grande.
Las mediciones actuales sugieren que la galaxia Andrómeda se acerca a nosotros a 100 a 140 km / s (220,000 a 310,000 mph). En 3 a 4 mil millones de años, puede haber una colisión entre Andrómeda y la Vía Láctea, dependiendo de la importancia de los componentes laterales desconocidos para el movimiento relativo de las galaxias. Si colisionan, la posibilidad de que estrellas individuales choquen entre sí es extremadamente baja, pero en su lugar las dos galaxias se fusionarán para formar una sola galaxia elíptica o quizás una gran galaxia de disco en el transcurso de aproximadamente mil millones de años.
Velocidad
Aunque la relatividad especial establece que no existe un marco de referencia inercial "preferido" en el espacio con el que comparar la Vía Láctea, la Vía Láctea tiene una velocidad con respecto a los marcos de referencia cosmológicos.
Uno de esos marcos de referencia es el flujo de Hubble, los movimientos aparentes de los cúmulos de galaxias debido a la expansión del espacio. Las galaxias individuales, incluida la Vía Láctea, tienen velocidades peculiares relativas al flujo promedio. Por lo tanto, para comparar la Vía Láctea con el flujo de Hubble, uno debe considerar un volumen lo suficientemente grande para que la expansión del Universo domine sobre los movimientos locales y aleatorios. Un volumen lo suficientemente grande significa que el movimiento medio de las galaxias dentro de este volumen es igual al flujo de Hubble. Los astrónomos creen que la Vía Láctea se mueve a aproximadamente 630 km / s (1,400,000 mph) con respecto a este marco de referencia de movimiento compartido local. La Vía Láctea se mueve en la dirección general del Gran Atractor y otros cúmulos de galaxias, incluido el supercluster Shapley, detrás de él. El grupo local (un grupo de galaxias ligadas gravitacionalmente que contienen,
Otro marco de referencia es proporcionado por el fondo de microondas cósmico (CMB). La Vía Láctea se mueve a 552 ± 6 km / s (1,235,000 ± 13,000 mph) con respecto a los fotones del CMB, hacia la ascensión recta 10.5, declinación -24 ° (época J2000, cerca del centro de Hydra). Este movimiento es observado por satélites como Cosmic Background Explorer (COBE) y Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) como una contribución de dipolo al CMB, ya que los fotones en equilibrio en el marco del CMB se desplazan hacia el azul en la dirección del movimiento y desplazado al rojo en la dirección opuesta.
Etimología y mitología
En el poema épico babilónico Enûma Eliš , la Vía Láctea se crea a partir de la cola cortada de la dragona de agua salada primitiva Tiamat, colocada en el cielo por Marduk, el dios nacional de Babilonia, después de matarla. Una vez se pensó que esta historia se basó en una versión sumeria más antigua en la que Tiamat es asesinado por Enlil de Nippur, pero ahora se cree que es pura invención de propagandistas babilónicos con la intención de mostrar a Marduk como superior a las deidades sumerias.
Llys Dôn (literalmente "La corte de Dôn") es el nombre galés tradicional para la constelación Cassiopeia. Al menos tres de los hijos de Dôn también tienen asociaciones astronómicas: Caer Gwydion ("La fortaleza de Gwydion") es el nombre tradicional galés de la Vía Láctea, y Caer Arianrhod ("La Fortaleza de Arianrhod") es la constelación de la Corona Boreal.
En la cultura occidental, el nombre "Vía Láctea" se deriva de su apariencia como una banda resplandeciente "lechosa" no resuelta que se arquea en el cielo nocturno. El término es una traducción del latín clásico a través de lactea , derivado a su vez del helenístico griego γαλαξίας , abreviatura de γαλαξίας κύκλος ( galaxías kýklos , "círculo lechoso"). El griego antiguo γαλαξίας ( galaxias ) - de la raíz γαλακτ -, γάλα ("leche") + -ίας (adjetivos que forman) - es también la raíz de "galaxia", el nombre de nuestra colección de estrellas y más tarde de todas.
En la mitología griega, la Vía Láctea se formó después de que el dios tramposo Hermes amamantó al bebé Heracles en el pecho de Hera, la reina de los dioses, mientras ella estaba dormida. Cuando Hera despertó, arrancó a Heracles de su pecho y le salpicó la leche materna en el cielo. En otra versión de la historia, Atenea, la diosa patrona de los héroes, engañó a Hera para que amamantara a Heracles voluntariamente, pero él le mordió el pezón tan fuerte que ella lo arrojó lejos, rociando leche por todas partes.
La Vía Láctea, o "círculo de leche", era solo uno de los 11 "círculos" que los griegos identificaban en el cielo, otros eran el zodíaco, el meridiano, el horizonte, el ecuador, los trópicos de Cáncer y Capricornio, los círculos árticos y antárticos y dos círculos de colure que pasan por ambos polos.
Historia Astronómica
En Meteorológica (DK 59 A80), Aristóteles (384-322 aC) escribió que los filósofos griegos Anaxágoras (c. 500 -428 aC) y Demócrito (460-370 aC) propusieron que la Vía Láctea podría consistir en estrellas lejanas. Sin embargo, el propio Aristóteles creía que la Vía Láctea era causada por "la ignición de la exhalación ardiente de algunas estrellas que eran grandes, numerosas y muy juntas" y que "la ignición tiene lugar en la parte superior de la atmósfera, en la región de el mundo que es continuo con los movimientos celestiales ". El filósofo neoplatónico Olimpiodoro el Joven ( c. 495 -570 dC) criticó este punto de vista, argumentando que si la Vía Láctea fuera sublunar, debería parecer diferente en diferentes épocas y lugares de la Tierra, y que debería tener paralaje, lo cual no ocurre. En su opinión, la Vía Láctea es celestial. Esta idea sería influyente más adelante en el mundo islámico.
El astrónomo persa Abū Rayhān al-Bīrūnī (973-1048) propuso que la Vía Láctea es "una colección de innumerables fragmentos de la naturaleza de las estrellas nebulosas". El astrónomo andaluz Avempace ( d 1138) propuso que la Vía Láctea estaría formada por muchas estrellas, pero parece ser una imagen continua debido al efecto de la refracción en la atmósfera de la Tierra, citando su observación de una conjunción de Júpiter y Marte en 1106 o 1107 como evidencia. Ibn Qayyim Al-Jawziyya (1292-1350) propuso que la Vía Láctea es "una miríada de pequeñas estrellas agrupadas en la esfera de las estrellas fijas" y que estas estrellas son más grandes que los planetas.
Según Jamil Ragep, el astrónomo persa Naṣīr al-Dīn al-Ṭūsī (1201-1274) en su Tadhkira escribe: "La Vía Láctea, es decir, la Galaxia, está formada por un gran número de estrellas pequeñas y fuertemente agrupadas, que , debido a su concentración y pequeñez, parecen parches nublados. Por eso, se comparó con la leche en color ".
La prueba real de la Vía Láctea que consta de muchas estrellas llegó en 1610 cuando Galileo Galilei usó un telescopio para estudiar la Vía Láctea y descubrió que se compone de un gran número de estrellas débiles. En un tratado de 1755, Immanuel Kant, basándose en trabajos anteriores de Thomas Wright, especuló (correctamente) que la Vía Láctea podría ser un cuerpo rotativo de un gran número de estrellas, unidas por fuerzas gravitatorias similares al Sistema Solar, pero en gran parte escalas más grandes. El disco de estrellas resultante se vería como una banda en el cielo desde nuestra perspectiva dentro del disco. Kant también conjeturó que algunas de las nebulosas visibles en el cielo nocturno podrían ser "galaxias" separadas, similares a las nuestras. Kant se refirió tanto a la Vía Láctea como a las "nebulosas extragalácticas" como "universos insulares", un término aún vigente hasta la década de 1930.
El primer intento de describir la forma de la Vía Láctea y la posición del Sol dentro de él fue llevado a cabo por William Herschel en 1785 al contar cuidadosamente el número de estrellas en diferentes regiones del cielo visible. Él produjo un diagrama de la forma de la Vía Láctea con el Sistema Solar cerca del centro.
En 1845, Lord Rosse construyó un nuevo telescopio y pudo distinguir entre nebulosas elípticas y en forma de espiral. También logró distinguir fuentes puntuales individuales en algunas de estas nebulosas, dando credibilidad a la conjetura anterior de Kant.
En 1917, Heber Curtis había observado la nova S Andromedae dentro de la Gran Nebulosa de Andrómeda (objeto Messier 31). Buscando en el registro fotográfico, encontró 11 novas más. Curtis notó que estas novas eran, en promedio, 10 magnitudes más débiles que las que ocurrieron dentro de la Vía Láctea. Como resultado, pudo llegar a una estimación de distancia de 150,000 parsecs. Se convirtió en un defensor de la hipótesis de los "universos de las islas", que sostenía que las nebulosas espirales eran en realidad galaxias independientes. En 1920, tuvo lugar el Gran Debate entre Harlow Shapley y Heber Curtis, sobre la naturaleza de la Vía Láctea, las nebulosas espirales y las dimensiones del Universo. Para apoyar su afirmación de que la Gran Nebulosa de Andrómeda es una galaxia externa, Curtis notó la aparición de líneas oscuras que se asemejan a las nubes de polvo en la Vía Láctea,
La controversia fue decididamente resuelta por Edwin Hubble a principios de la década de 1920 utilizando el telescopio Hooker del observatorio Mount Wilson de 2,5 m (100 pulgadas). Con el poder de recolección de la luz de este nuevo telescopio, pudo producir fotografías astronómicas que resolvieron las partes externas de algunas nebulosas espirales como colecciones de estrellas individuales. También fue capaz de identificar algunas variables Cefeidas que podría usar como punto de referencia para estimar la distancia a la nebulosa. Descubrió que la Nebulosa de Andrómeda está a 275,000 parsecs del Sol, demasiado lejos para ser parte de la Vía Láctea.
Cartografía
La nave espacial ESA Gaia proporciona estimaciones de distancia al determinar la paralaje de un billón de estrellas y está mapeando la Vía Láctea con cuatro lanzamientos planificados de mapas en 2022.
Obtenido de: https://en.wikipedia.org/wiki/Milky_Way