¿Qué tan grande es la Vía Láctea?

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Vivimos dentro de la Vía Láctea y eso es un problema.



Para los científicos, es decir, que quieran comprender el tamaño de nuestra galaxia. ¡Eso es difícil de responder! Debido a que estamos dentro de él, por ejemplo, gran parte de él está bloqueado de la vista por nubes opacas de polvo. Además, puede ser difícil controlar la extensión y la forma de un objeto en el que se encuentra. Si estás en una habitación dentro de una casa, ¿cómo puedes saber qué tan grande es la casa?

Felizmente, la naturaleza proporciona pistas. Vemos una banda borrosa de luz en el cielo y llámalo la Vía Láctea - en realidad es la luz combinada de miles de millones de estrellas distantes. Es una línea gruesa, y eso nos dice que gran parte de la galaxia es plana: estamos dentro de un disco grueso de estrellas, por lo que lo vemos proyectado como una corriente de luz a través del cielo.







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También podemos ver un abultamiento de estrellas en el medio, que es real. Los brazos espirales en el disco son más difíciles de detectar, pero las observaciones de radio los muestran claramente y nos permiten trazar un mapa de la forma y estructura de la galaxia hasta el otro lado. Al observar las estrellas que cambian de brillo de una manera predecible, podemos medir la forma y la extensión del disco, encontrando que está deformado (como el borde de un sombrero de fieltro) y la friolera de 120.000 años luz de ancho: ¡120 billones de kilómetros!

La deformación de la Vía Láctea es obvia cuando las ubicaciones de las estrellas Cefeidas se mapean contra un mapa de la galaxia visto de borde. El abocinamiento (engrosamiento del disco con la distancia desde el centro) también es obvio. Crédito: J. Skowron / OGLE / Astronomical ObAcercarse

La deformación de la Vía Láctea es obvia cuando las ubicaciones de las estrellas Cefeidas se mapean contra un mapa de la galaxia visto de borde. El abocinamiento (engrosamiento del disco con la distancia desde el centro) también es obvio. Crédito: J. Skowron / OGLE / Observatorio Astronómico, Universidad de Varsovia

También sabemos que las galaxias como la nuestra están rodeadas por un enorme halo de estrellas y materia oscura. Este último se compone de no sabemos qué , probablemente una forma exótica de partículas subatómicas, que ejerce influencia sobre la galaxia a través de la gravedad. En masa, supera con creces lo que llamamos materia 'normal' (aunque, si lo piensas bien, si hay más materia oscura ahí fuera, debería ser lo que llamamos normal), probablemente por un factor de cinco o más.

Pero, ¿qué tan grande es este halo? Es, con mucho, la estructura más grande de nuestra galaxia, y podría decirse que define cuán grande es realmente la Vía Láctea, pero es extremadamente tenue o invisible para nuestros ojos, por lo que obtener su tamaño es difícil.





La estructura de la Vía Láctea: un disco aplanado con brazos en espiral (visto de frente, a la izquierda y de borde a la derecha), con una protuberancia central, un halo y más de 150 cúmulos globulares. Se indica la ubicación del Sol aproximadamente a la mitad.Acercarse

La estructura de la Vía Láctea: un disco aplanado con brazos en espiral (visto de frente, a la izquierda y de borde a la derecha), con una protuberancia central, un halo y más de 150 cúmulos globulares. Se indica la ubicación del Sol aproximadamente a la mitad. Crédito: Izquierda: NASA / JPL-Caltech; derecha: ESA; diseño: ESA / ATG medialab

Un equipo de astrónomos abordó recientemente este problema . Utilizaron modelos informáticos de cómo se forman y evolucionan las galaxias para ver si el halo de una galaxia como la Vía Láctea tiene un borde natural, algo en lo que se puede plantar un letrero y decir 'Aquí es donde termina la galaxia'. No es tan simple: los halos tienden a desvanecerse gradualmente en lugar de detenerse con fuerza, pero utilizando estos modelos y observaciones de galaxias más pequeñas a nuestro alrededor, encuentran que el halo de la Vía Láctea se extiende a 950,000 años luz desde el centro, lo que significa nuestra galaxia tiene el doble de ancho: 1,9 millones de años luz.

Sin embargo, una nota de precaución; la incertidumbre sobre esto es de aproximadamente ± 200.000 años luz. No es preciso. Pero entonces, como dije anteriormente, en realidad no están midiendo una ventaja.

También fue interesante la forma en que se hizo esto. En los primeros días del Universo, las galaxias se formaron a partir de nubes de gas y materia oscura. La mayoría de estas cosas estaban esparcidas, pero había lugares locales que tenían una mayor densidad, por lo que el material (literalmente) gravitaría hacia allí. Una vez que se formaba un núcleo de material, las cosas de más lejos caían hacia adentro, y luego las cosas más lejos que eso, y así sucesivamente. Es un proceso de adentro hacia afuera.

El halo se formaría a partir de material bastante lejano. Caería hacia la galaxia naciente, y gran parte volvería a salir. Esto forma dos tipos de bordes en el halo. Uno se llama el borde de 'salpicaduras', donde las cosas caerían desde el halo y luego volverían a salir; donde se desaceleró hasta detenerse define esa región. La materia se amontona allí porque se mueve lentamente, por lo que justo afuera se produce una gran caída en la densidad.

Otro borde está más cerca del centro y se llama el 'segundo cáustico'. Aquí es donde el material ha caído alrededor de la galaxia un par de veces y se ha asentado un poco (lo que los astrónomos llaman material 'virializado' ). Los científicos de este nuevo trabajo utilizaron el segundo para calcular el tamaño de la Vía Láctea, porque el exterior tiende a superponerse con los halos de otras galaxias (como Andrómeda, que está a 2,5 millones de años luz de distancia) y también porque descubrieron que esta distancia funciona tanto al modelar la materia oscura como las estrellas.

También observaron el comportamiento de las galaxias enanas en nuestro Grupo Local de galaxias, y encontraron que las más cercanas a la Vía Láctea que este segundo cáustico tienden a moverse a través del espacio a una velocidad diferente que las más lejanas. Comentan que esto puede ser una coincidencia, pero también podría ser una relación física que tienen con la Vía Láctea gravitacionalmente. Si es así, hay más evidencia de que es una buena elección para el límite.

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Ahí vas. Vivimos en un planeta que orbita una estrella aproximadamente el 40% del camino desde el centro hasta el borde del disco en una galaxia espiral con un halo mucho más grande que se extiende por casi dos millones de años luz de diámetro. No es la galaxia más grande que conocemos, pero tampoco una para estornudar.