Vía Láctea - Concepto, características, estructura y origen

La Galaxia de la Vía Láctea es un conjunto de estrellas dispuestas en forma de disco, que contienen al Sol y al Sistema Solar que lo rodea. Desde la perspectiva de un espectador en la Tierra, el disco de la Galaxia se presenta como una banda poco brillante que se puede contemplar durante las noches despejadas de verano, extendiéndose por todo el firmamento, especialmente cuando no hay presencia lunar.

Introducción

En tiempos pasados, la banda que se extiende por el firmamento fue conocida como Vía Láctea (también llamada Camino de Santiago), aunque actualmente se utiliza este término para describir a toda la galaxia. La apariencia borrosa de esta banda se debe a la suma de la luz emitida por estrellas situadas demasiado lejos como para ser observadas individualmente a simple vista. Las estrellas que logramos visualizar en el cielo son aquellas de la Galaxia que se encuentran lo suficientemente próximas al Sistema Solar como para ser distinguidas de manera individual.

La Galaxia de la Vía Láctea se extiende por las constelaciones de Perseo, Casiopea y Cefeo. En la zona conocida como Cruz del Norte, que forma parte de la constelación Cisne, se divide en dos ramas: la rama occidental que brilla intensamente cuando cruza la Cruz del Norte, pierde intensidad cerca de Ofiuco, debido a la presencia de nubes de polvo, y reaparece en Escorpio; y la rama oriental, que es más resplandeciente cuando atraviesa la zona sur a través del Escudo y Sagitario. La sección más brillante de la Vía Láctea se extiende desde la constelación del Escudo hasta Escorpio, pasando por Sagitario. El núcleo de la Galaxia se ubica en dirección a Sagitario y se sitúa a una distancia de alrededor de 26.000 años luz del Sol.

La Galaxia de la Vía Láctea efectúa una rotación alrededor de un eje que une los polos galácticos. Cuando se observa desde el polo norte galáctico, la rotación de la Vía Láctea se produce en el sentido de las agujas del reloj, arrastrando consigo los brazos espirales. El tiempo que tarda en efectuar una vuelta completa aumenta a medida que se acerca al centro del sistema galáctico. En las cercanías del Sistema Solar, la duración de una vuelta completa es de poco más de 200 millones de años. La velocidad que alcanza el Sistema Solar como consecuencia de la rotación galáctica es de unos 270 kilómetros por segundo.

Estructura

Los estudios realizados han confirmado que la Galaxia de la Vía Láctea es una enorme galaxia espiral con diversos brazos espirales que se enrollan alrededor de un núcleo central de alrededor de 10.000 años luz de grosor. Las estrellas que se encuentran en el núcleo central están más concentradas que aquellas localizadas en los brazos espirales, donde se han detectado una mayor cantidad de nubes interestelares compuestas por polvo y gas. El diámetro del disco de la galaxia se estima en unos 100.000 años luz.

El disco de la Vía Láctea está circundado por una envoltura gaseosa de hidrógeno, la cual se encuentra deformada y presenta festones en sus bordes. A su vez, dicha envoltura se encuentra rodeada por un halo esférico ligeramente achatado que alberga numerosos cúmulos globulares de estrellas, los cuales se sitúan en su mayoría por encima o por debajo del disco galáctico. En algunas zonas, el grosor del halo puede ser hasta dos veces mayor que el del propio disco.

Los análisis de los movimientos estelares en la Vía Láctea indican que el sistema galáctico contiene más de 2 mil millones de veces la masa del Sol, una cantidad significativamente mayor que la masa del disco conocido y sus cúmulos asociados. A pesar de esto, los científicos han planteado la posibilidad de que la galaxia pueda estar envuelta en una corona mucho más extensa de materia no detectada. Además, recientes conjeturas sugieren que la Vía Láctea podría ser en realidad una galaxia espiral barrada.

La Vía Láctea aloja una gran variedad de estrellas, incluyendo aquellas de tipo I, que son estrellas brillantes y azules, y también estrellas de tipo II, como las gigantes rojas, que se encuentran en el núcleo central y el halo galáctico. Gran parte de la región galáctica permanece oculta a la observación visual debido a la presencia de nubes de polvo.

La región central de la Vía Láctea emite radiación que ha sido detectada a través de diferentes medios como células fotoeléctricas, filtros infrarrojos y radiotelescopios, lo que sugiere la existencia de objetos compactos en las cercanías del centro. Estos objetos podrían ser restos de estrellas o un agujero negro gigante. Un grupo de astrónomos de Estados Unidos llevó a cabo observaciones con el telescopio espacial de rayos X Chandra en octubre de 2000, y los resultados obtenidos, publicados en septiembre de 2001, parecían respaldar la teoría de la existencia de un agujero negro central en la Vía Láctea.

En el año 2002, científicos de diferentes países, liderados por el Instituto Max Planck de Física Extraterrestre de Garching en Alemania, presentaron datos actualizados sobre el centro de la Vía Láctea. Después de examinar una estrella que orbita el centro galáctico, los investigadores pudieron calcular su trayectoria y, a partir de ello, llegaron a la conclusión de que solo la presencia de un agujero negro supermasivo podía explicar el movimiento de la estrella.

El disco de la Vía Láctea, que rodea la región central, es aplanado y contiene estrellas de los dos tipos, I y II. Las estrellas más brillantes de la categoría I son supergigantes azules. Los brazos espirales emergen del disco y rodean la región central. En los brazos se encuentra la mayoría de la población de estrellas de tipo I, así como gran cantidad de polvo y gas interestelar. Uno de los brazos, que incluye la nebulosa de Orión, pasa cerca del Sistema Solar.

Halo

El halo es una estructura esférica que rodea la galaxia. En esta región, la densidad estelar es baja y hay poca presencia de nubes de gas, lo que dificulta la formación de nuevas estrellas; es por ello que aquí se encuentran la mayoría de los cúmulos globulares. Estos conglomerados de estrellas antiguas son vestigios de la formación temprana de la galaxia.

Se cree que estos conjuntos de estrellas se formaron en el pasado cuando la galaxia estaba en su etapa de nube de gas en colapso, a medida que se iba aplanando. Además, en el halo se encuentra una gran cantidad de materia oscura, cuya existencia se dedujo gracias a las anomalías observadas en la rotación galáctica. Los objetos presentes en el halo giran con una componente perpendicular muy fuerte al plano de la galaxia, llegando incluso a cruzar el disco galáctico en algunos casos. De hecho, es posible encontrar estrellas y otros cuerpos pertenecientes al halo en el disco galáctico.

La identificación de cuerpos pertenecientes al halo galáctico se realiza mediante el análisis de su velocidad y trayectoria, así como de su contenido de metales. Los cuerpos en cuestión poseen una componente perpendicular al plano muy pronunciada, lo que indica que se originaron antes que los cuerpos del disco. Sus órbitas los llevan a cruzar periódicamente el disco, por lo que se les puede encontrar en esta región. Es más probable que las estrellas de población II (con baja concentración de metales) pertenezcan al halo, ya que son más antiguas que las de población I (con alta concentración de metales) y el halo es una estructura antigua.

La parte central de la galaxia es el disco, que contiene una gran cantidad de gas y es el lugar donde todavía se forman estrellas. En este disco se pueden identificar ocho brazos espirales: dos brazos principales, Escudo, Centauro y Perseo, y dos brazos secundarios, Sagitario y Escuadra. En los brazos se encuentran estrellas brillantes y azules, que tienen una vida corta. La barra del disco, que mide 3,9 kiloparsecs, conecta con el bulbo galáctico y es posible que haya una barra menor en su interior (lo que también se observa en otras galaxias espirales barradas). Además, en uno de los extremos del disco hay una alta tasa de formación estelar.

En el disco de la galaxia se producen regiones de alta densidad donde el gas se comprime y se forma las estrellas. Los brazos espirales son en realidad ondas de densidad que se mueven independientemente de las estrellas que se encuentran en la galaxia. La luminosidad de los brazos es mayor que la de otras áreas debido a la presencia de estrellas gigantes azules de tipo O y B, que son las únicas capaces de ionizar grandes extensiones de gas. Estas estrellas de vida corta nacen y mueren en los brazos espirales, lo que las convierte en excelentes indicadores de su ubicación.

Edad y Formación de la Vía Láctea

La Vía Láctea tuvo su origen en una o varias áreas de alta densidad en la distribución de materia en el universo temprano, poco después del Big Bang. Algunas de estas áreas fueron la semilla de los cúmulos globulares, que albergan las estrellas más antiguas que conforman la galaxia. Estos cúmulos y estrellas constituyen actualmente el halo estelar de la Vía Láctea.

Después de varios miles de millones de años desde la formación de las primeras estrellas, la Vía Láctea había acumulado suficiente masa para girar con velocidad, lo que provocó que el gas interestelar se colapsara formando un disco plano debido a la conservación del momento angular. En este disco, se formaron las siguientes generaciones de estrellas en una estructura en forma de espiral. La gran mayoría de las estrellas jóvenes, incluyendo nuestro Sol, se encuentran en el disco de la Vía Láctea.

A partir de la formación de las primeras estrellas, la Vía Láctea ha experimentado un crecimiento continúo debido a la fusión con otras galaxias (sobre todo en su fase inicial) y a la incorporación de gas proveniente del halo galáctico. En la actualidad, la masa de la Vía Láctea sigue en aumento gracias a la influencia de dos galaxias satélite cercanas, la Gran Nube de Magallanes y la Pequeña Nube de Magallanes, que están siendo atraídas por la corriente de Magallanes.

La Vía Láctea presenta evidencia de la acreción directa de gas, como se observa en la nube de Smith que se mueve a alta velocidad. Sin embargo, su masa estelar, momento angular y metalicidad en las regiones más externas sugieren que no ha experimentado fusiones con grandes galaxias en los últimos mil millones de años. Esta falta de fusiones importantes recientes es poco común entre galaxias espirales similares. Por ejemplo, su vecina, la galaxia de Andrómeda, parece tener una historia más típica con fusiones más recientes con galaxias relativamente grandes.

Según los cálculos realizados por los astrónomos, la formación de la Vía Láctea se inició hace aproximadamente 13.600 millones de años, lo que implica que la existencia de nuestra galaxia se remonta a los primeros tiempos del universo. Es importante mencionar que esta información fue actualizada en el año 2020.