La Vía Láctea, también conocida como Vía Láctea, es el sistema celeste que abarca nuestro Sistema Solar. Su designación proviene de su apariencia terrestre: una banda luminosa difusa que se observa en el cielo nocturno, compuesta por estrellas situadas en brazos galácticos distantes que son demasiado remotos para ser detectados individualmente a simple vista.
La Vía Láctea o Vía Láctea es la galaxia que incluye el Sistema Solar, cuyo nombre describe la apariencia de la galaxia desde la Tierra: una banda de luz brumosa que se ve en el cielo nocturno formada a partir de estrellas en otros brazos de la galaxia, que están tan lejos que no pueden distinguirse individualmente a simple vista.
Caracterizada como una galaxia espiral barrada, la Vía Láctea posee un D25 Diámetro isofotal estimado en 26,8 ± 1,1 kiloparsecs (equivalente a 87.400 ± 3.600 años luz). Su espesor es de aproximadamente 1.000 años luz dentro de sus brazos espirales, aumentando en la región de la barra central. Las simulaciones contemporáneas indican la existencia potencial de un halo de materia oscura, intercalado con algunas poblaciones estelares visibles, que se extiende hasta casi 2 millones de años luz (613 kpc) de diámetro. La Vía Láctea alberga múltiples galaxias satélites y es un miembro integral del Grupo Local de galaxias, que a su vez constituye un segmento del Supercúmulo de Virgo, a su vez un componente del Supercúmulo de Laniakea.
Las estimaciones sugieren que la galaxia comprende entre 100 y 400 mil millones de estrellas, acompañadas por al menos un número equivalente de planetas. El Sistema Solar se encuentra aproximadamente a 27.000 años luz (8,3 kpc) del Centro Galáctico, ubicado en el límite interior del Brazo de Orión, que representa una de las concentraciones espirales de gas y polvo interestelar de la galaxia. Dentro de los 10.000 años luz más internos, las estrellas se fusionan para formar un bulbo central, del que emanan una o más estructuras de barras. El Centro Galáctico está identificado como Sagitario A*, una potente fuente de radio asociada a un agujero negro supermasivo que posee una masa de 4.100 (± 0,034) millones de masas solares. Las estrellas más antiguas de la Vía Láctea son casi contemporáneas con el universo mismo, lo que indica que su formación probablemente ocurrió poco después de la Edad Oscura cósmica que siguió al Big Bang.
En 1610, Galileo Galilei logró la resolución telescópica inicial de la banda luminosa en estrellas discretas. Antes de principios de la década de 1920, el consenso astronómico predominante sostenía que la Vía Láctea abarcaba todas las estrellas del cosmos. Sin embargo, después del Gran Debate de 1920 en el que participaron los astrónomos Harlow Shapley y Heber Doust Curtis, las observaciones de Edwin Hubble en 1923 demostraron de manera concluyente que la Vía Láctea constituía simplemente una entre numerosas galaxias.
Mitología
En el poema épico babilónico, Enūma Eliš, la génesis de la Vía Láctea se atribuye a la cola desmembrada del dragón de agua salada primordial Tiamat, que posteriormente fue colocada en los cielos por Marduk, la principal deidad babilónica, tras su victoria sobre ella. Si bien anteriormente se había planteado la hipótesis de que esta narrativa derivaba de un relato sumerio anterior que presentaba la desaparición de Tiamat a manos de Enlil de Nippur, la opinión académica actual sugiere que representa una creación original de propagandistas babilónicos, diseñada para afirmar la supremacía de Marduk sobre las divinidades sumerias.
Etimología
Según la mitología griega, Zeus colocó subrepticiamente a su hijo pequeño, Heracles (nacido de Alcmena), en el pecho de Hera durante su sueño, con la intención de que el niño bebiera su leche divina y así alcanzara la inmortalidad. Al despertar durante el acto de amamantar, Hera descubrió que estaba amamantando a un bebé desconocido; su posterior repulsión hacia el niño provocó el derrame de parte de su leche, que formó la banda luminosa reconocida como la Vía Láctea. Un mito griego alternativo cuenta que Atenea le presentó a Heracles a Heracles abandonado para que lo alimentara, pero la succión vigorosa de Heracles hizo que Hera retrocediera de dolor, arrancándolo de su pecho.
Dentro de los contextos culturales occidentales, la denominación "Vía Láctea" se origina en su manifestación visual como un arco luminoso "lechoso" tenue, difuso y sin resolver que abarca el firmamento nocturno. Este término constituye una traducción directa del latín clásico via lactea, que a su vez proviene del griego helenístico γαλαξίας, una abreviatura de idioma griego antiguo (hasta 1453). texto">γαλαξίας κύκλος (galaxías kýklos), que significa "círculo lechoso". El término griego antiguo γαλαξίας (galaxias), derivado de la raíz γαλακτ-, γάλα ("leche") combinado con -ίας (un sufijo adjetivo), también sirve como base etimológica para la palabra "galaxia", refiriéndose inicialmente a nuestra propia colección estelar y posteriormente a todas las agregaciones similares de estrellas. La Vía Láctea, o "círculo lácteo", era uno de los once "círculos" celestes reconocidos por los griegos, junto con el zodíaco, el meridiano, el horizonte, el ecuador, los trópicos de Cáncer y Capricornio, los círculos ártico y antártico, y dos círculos de colores que cruzan ambos polos. El uso inglés del término se remonta a una narración de Geoffrey Chaucer alrededor de c. 1380:
Mira allá, he aquí, la Galaxia
Que los hombres clepeth el Wey Lácteo,
Para golpear es por qué: y somme, parfey,
Otros nombres comunes
- La designación "Camino de los Pájaros" prevalece en varias lenguas urálicas, turcas y bálticas. Esta nomenclatura surgió de observaciones de poblaciones del norte, quienes notaron que las aves migratorias en el hemisferio norte parecían seguir la trayectoria de la galaxia. Si bien "El camino de los pájaros" se utiliza específicamente en finlandés, estonio, letón, lituano, bashkir y kazajo, existen variaciones lingüísticas, como "El camino del ganso gris (salvaje)" en chuvasio, mari y tártaro, y "El camino de la grulla" en Erzya y Moksha.
- El pueblo Kaurna, indígena de las llanuras de Adelaida en el sur de Australia, se refería a la Vía Láctea como wodliparri en su idioma, que se traduce como "río de la casa".
- Entre el pueblo gomeroi, que reside en la región entre Nueva Gales del Sur y Queensland, la Vía Láctea se conoce como Dhinawan, y representa un colosal "Emu en el cielo" que se extiende a lo largo del firmamento nocturno.
- Históricamente, los peregrinos que viajaban al lugar sagrado de Santiago de Compostela utilizaban la Vía Láctea como ayuda para la navegación, lo que llevó a su denominación "El Camino a Santiago". Curiosamente, el término La Voje Ladee ("La Vía Láctea") también designaba la ruta de peregrinación en sí.
- El térmi
- La designación china "Río de Plata" (銀河) se adopta ampliamente en todo el este de Asia, abarcando Corea y Vietnam (Ngân hà). Sin embargo, en Japón y Corea, "Silver River" (japonés: 銀河, romanizado: ginga; coreano: 은하; RR: eunha) funciona como un término general para cualquier galaxia, no exclusivamente la Vía Láctea.
- La Vía Láctea se conoce en japonés como el "Río del Cielo" (天の川, Ama no gawa), término también utilizado como alternativa en chino (chino: 天河; pinyin: Tiānhé). En vietnamita, sin embargo, "Río del Cielo" (Thiên hà) denota en términos generales cualquier galaxia.
- En Asia occidental, Asia central y ciertas regiones de los Balcanes, la designación de la Vía Láctea está etimológicamente vinculada a la palabra paja. Este término lo emplean actualmente los persas, paquistaníes y turcos, además de los árabes. El análisis histórico sugiere que los árabes medievales difundieron este término, habiéndolo potencialmente adoptado de los armenios.
- En serbocroata, la Vía Láctea se conoce indistintamente como "Kumova slama" (lit. transl. La paja del padrino) y "Mliječni put" (lit. transl. Vía Láctea).
- En Inglaterra, la Vía Láctea fue históricamente conocida como la Vía Walsingham, en referencia al santuario de Nuestra Señora de Walsingham ubicado en Norfolk. Esta denominación reflejaba la creencia de que la galaxia servía como guía para los peregrinos que viajaban al santuario o simbolizaba a los propios peregrinos.
- Las poblaciones escandinavas, incluidos los suecos, han designado la galaxia como "Calle de Invierno" (Vintergatan). Esta nomenclatura surge de la mayor visibilidad de la galaxia durante el invierno en el hemisferio norte, particularmente en latitudes altas donde el resplandor solar nocturno puede obstruir su visión en verano.
Apariencia
La Vía Láctea se manifiesta como una banda luminosa blanca difusa, de aproximadamente 30° de ancho, que abarca el cielo nocturno. Si bien todas las estrellas individuales discernibles a simple vista pertenecen a la Vía Láctea, el término "Vía Láctea" se refiere específicamente a esta banda de luz distinta. Esta luminosidad surge de la emisión agregada de estrellas no resueltas y otra materia celeste situada a lo largo del plano galáctico. Las áreas más brillantes adyacentes a la banda principal se presentan como formaciones visuales sutiles denominadas nubes de estrellas, siendo la más prominente la Gran Nube Estelar de Sagitario, que constituye un segmento del bulbo central de la galaxia. Por el contrario, las regiones oscuras dentro de la banda, como el Gran Rift y el Coalsack, representan áreas donde el polvo interestelar obstruye la luz de estrellas más distantes. Las culturas del hemisferio sur, incluidos los incas y los aborígenes australianos, interpretaron estos oscurecimientos como constelaciones de nubes oscuras. La extensión celeste oscurecida por la Vía Láctea se denomina Zona de Evitación.
La Vía Láctea exhibe un brillo superficial comparativamente bajo. Su discernibilidad se ve significativamente disminuida por las fuentes de luz ambiental, incluida la contaminación lumínica y la iluminación lunar. La visibilidad óptima de la Vía Láctea requiere un brillo del cielo por debajo de aproximadamente 20,2 magnitudes por segundo de arco cuadrado. La galaxia se vuelve discernible cuando la magnitud límite alcanza aproximadamente +5,1 o superior, y los detalles sustanciales se hacen evidentes en +6,1. En consecuencia, observar la Vía Láctea es un desafío desde entornos urbanos y suburbanos iluminados, pero parece excepcionalmente prominente en zonas rurales durante los períodos en que la Luna está debajo del horizonte. Los análisis del brillo artificial del cielo nocturno indican que más de un tercio de la población mundial no puede percibir la Vía Láctea desde sus residencias debido a los efectos generalizados de la contaminación lumínica.
Desde una perspectiva terrestre, la porción discernible del plano galáctico de la Vía Láctea abarca una región celeste que abarca 30 constelaciones. El Centro Galáctico está situado hacia Sagitario, un área caracterizada por la máxima luminosidad de la Vía Láctea. Originaria de Sagitario, esta banda difusa de luz blanca se extiende hacia el anticentro galáctico, ubicado en Auriga. Posteriormente, la banda completa su circuito a través de la esfera celeste, regresando a Sagitario, dividiendo así el cielo en dos hemisferios aproximadamente equivalentes.
El plano galáctico exhibe una inclinación de aproximadamente 60° con respecto a la eclíptica, lo que representa la trayectoria aparente del Sol a través de la esfera celeste. Además, está orientado en un ángulo de 63° con respecto al ecuador celeste.
Perspectivas astronómicas históricas
Observaciones antiguas sin ayuda óptica
En su obra Meteorologica, Aristóteles (384–322 a.C.) documentó las proposiciones de los filósofos griegos Anaxágoras (c. 500–428 a.C.) y Demócrito (460–370 a.C.), quienes postularon que la Vía Láctea constituía la luminiscencia de las estrellas que se volvían invisibles por La sombra de la Tierra, mientras que otras estrellas, aunque iluminadas por el Sol, veían su resplandor oscurecido por los rayos solares. Aristóteles, sin embargo, teorizó que la Vía Láctea, junto con otras estrellas, residía dentro de la atmósfera superior de la Tierra, lo que representaba un subproducto persistente de la combustión estelar que permanecía sin disiparse debido a su posición atmosférica periférica, formando un vasto círculo celeste. Atribuyó el aspecto lactescente de la Vía Láctea a la refracción atmosférica. Esta perspectiva fue cuestionada por el filósofo neoplatónico Olimpiodoro el Joven (c. 495–570 d.C.), quien sostuvo que una Vía Láctea sublunar exhibiría variaciones temporales y espaciales en apariencia y poseería paralaje, ninguna de las cuales fue observada. Olympiodorus, en cambio, propuso un origen celeste para la Vía Láctea. Posteriormente, este concepto ganó una influencia significativa dentro de la tradición académica islámica.
El astrónomo persa Al-Biruni (973-1048) planteó la hipótesis de que la Vía Láctea comprende "una colección de innumerables fragmentos de la naturaleza de las estrellas nebulosas". Avempace (fallecido en 1138), un astrónomo andaluz, sugirió que la Vía Láctea estaba formada por numerosas estrellas pero que se presentaba como una imagen continua dentro de la atmósfera de la Tierra, lo que fundamenta esta afirmación con su observación de una conjunción Júpiter-Marte en 1106 o 1107. En su tratado Tadhkira, el astrónomo persa Nasir al-Din al-Tusi (1201-1274) articuló: "La Vía Láctea, es decir, la galaxia, está compuesta por un gran número de pequeñas estrellas muy agrupadas que, debido a su concentración y su diminuto tamaño, aparecen como manchas nebulosas. Por eso su coloración se asemejaba a la de la leche". Ibn Qayyim al-Jawziyya (1292-1350) postuló que la Vía Láctea representa "una miríada de estrellas diminutas agrupadas en la esfera de las estrellas fijas".
Observaciones con instrumentos telescópicos
La evidencia definitiva de la composición estelar de la Vía Láctea surgió en 1610 cuando Galileo Galilei, empleando un telescopio para su estudio, determinó que estaba compuesta por una inmensa multitud de estrellas débiles. Galileo también dedujo que el aspecto visual de la Vía Láctea era el resultado de la refracción atmosférica. En un tratado de 1755, Immanuel Kant, basándose en el trabajo anterior de Thomas Wright, planteó con precisión la hipótesis de que la Vía Láctea podría ser un cuerpo celeste en rotación compuesto por una gran cantidad de estrellas, unidas gravitacionalmente de una manera análoga al Sistema Solar pero en una escala significativamente mayor. Desde una perspectiva interna dentro de este disco, la formación estelar resultante se manifestaría como una banda luminosa a través del cielo. Tanto Wright como Kant conjeturaron además que ciertas nebulosas observables en el cielo nocturno podrían constituir "galaxias" distintas, análogas a la nuestra. Kant designó tanto a la Vía Láctea como a estas "nebulosas extragalácticas" como "universos insulares", una nomenclatura que se mantuvo en uso hasta la década de 1930.
En 1785, William Herschel llevó a cabo el esfuerzo inicial para delinear la morfología de la Vía Láctea y la ubicación del Sol dentro de ella. Lo logró enumerando meticulosamente estrellas en varias regiones celestes observables, generando posteriormente un diagrama que representaba la forma de la Vía Láctea con el Sistema Solar situado cerca de su núcleo.
Lord Rosse, en 1845, desarrolló un novedoso telescopio que le permitió diferenciar entre nebulosas elípticas y espirales. Además, resolvió con éxito fuentes puntuales individuales dentro de algunas de estas nebulosas, apoyando así la hipótesis anterior de Kant.
La investigación de Jacobus Kapteyn en 1904 sobre los movimientos propios estelares reveló que estos movimientos no eran arbitrarios, contrariamente a la creencia contemporánea. Observó que las estrellas podían clasificarse en dos corrientes distintas, que se movían en trayectorias casi opuestas. Posteriormente, los hallazgos de Kapteyn fueron reconocidos como la evidencia inaugural de la rotación de la Vía Láctea, un descubrimiento que finalmente culminó con la identificación de la rotación galáctica por parte de Bertil Lindblad y Jan Oort.
En 1917, Heber Doust Curtis observó la nova S Andrómeda dentro de la Gran Nebulosa de Andrómeda (objeto Messier 31). El examen posterior de archivos fotográficos le llevó a identificar otras 11 novas. Curtis observó que estas novas eran, en promedio, diez magnitudes más débiles que las observadas dentro de la Vía Láctea, lo que le permitió estimar una distancia de 150.000 pársecs. Posteriormente abogó por la hipótesis de los "universos insulares", que postulaba que las nebulosas espirales constituían galaxias independientes. El Gran Debate de 1920, en el que participaron Harlow Shapley y Heber Curtis, abordó la naturaleza fundamental de la Vía Láctea, las nebulosas espirales y la escala del Universo. Para fundamentar su afirmación de que la Gran Nebulosa de Andrómeda era una galaxia externa, Curtis citó la presencia de franjas oscuras, análogas a las nubes de polvo de la Vía Láctea, y un desplazamiento Doppler sustancial.
Edwin Hubble resolvió definitivamente esta controversia a principios de la década de 1920, utilizando el telescopio Hooker de 2,5 m (100 pulgadas) en el Observatorio Mount Wilson. Las capacidades mejoradas de recolección de luz de este instrumento le permitieron generar fotografías astronómicas que resolvieron las regiones periféricas de ciertas nebulosas espirales en estrellas discretas. Además, Hubble identificó varias variables cefeidas, que utilizó como velas estándar para determinar las distancias de las nebulosas. Sus cálculos indicaron que la Nebulosa de Andrómeda estaba a 275.000 pársecs del Sol, una distancia que excluye su inclusión dentro de la Vía Láctea.
Observaciones por satélite
La nave espacial Gaia de la Agencia Espacial Europea (ESA) genera estimaciones de distancia midiendo el paralaje de aproximadamente mil millones de estrellas, mapeando así la Vía Láctea.
Los datos adquiridos de Gaia se han caracterizado como "transformacionales". Las estimaciones sugieren que Gaia ha aumentado el número de observaciones estelares de aproximadamente 2 millones en la década de 1990 a 2 mil millones. Esta misión también ha ampliado el volumen espacial medible en un factor de 100 en radio y ha mejorado la precisión en un factor de 1000.
Un estudio de 2020 concluyó que Gaia identificó un movimiento oscilante dentro de la galaxia, potencialmente atribuible a "torces de torsión de una desalineación del eje de rotación del disco con respecto al eje principal de un halo no esférico, o de materia acumulada en el halo adquirida durante finales caída, o desde galaxias satélite cercanas que interactúan y sus consiguientes mareas". Además, en abril de 2024 se informaron investigaciones preliminares y mapas asociados sobre los campos magnéticos de la Vía Láctea.
Astrografía
Ubicación y vecindario de Sun
El Sol está situado cerca del borde interior del Brazo de Orión, específicamente dentro de la Pelusa Local de la Burbuja Local, posicionada entre la onda Radcliffe y las estructuras lineales Split (anteriormente conocidas como el Cinturón de Gould). Según los análisis de la órbita estelar alrededor de Sgr A* realizados por Gillessen et al. (2016), la distancia estimada del Sol desde el Centro Galáctico es 27,14 ± 0,46 kly (8,32 ± 0,14 kpc). Por el contrario, Boehle et al. (2016), empleando un análisis de órbita estelar similar, determinaron un valor ligeramente menor de 25,64 ± 0,46 kly (7,86 ± 0,14 kpc). El Sol se encuentra actualmente entre 5 y 30 parsecs (16 a 98 ly) por encima o al norte del plano central del disco galáctico. La distancia aproximada que separa el brazo local del brazo de Perseo adyacente es de 2000 pársecs (6500 ly). En consecuencia, el Sol y todo el Sistema Solar residen dentro de la zona habitable galáctica de la Vía Láctea.
Dentro de una esfera de 15 parsecs (49 años luz) de radio del Sol, aproximadamente 208 estrellas exhiben una magnitud absoluta más brillante que 8,5, lo que da como resultado una densidad estelar de una estrella por cada 69 parsecs cúbicos, o una estrella por 2.360 años luz cúbicos. Por el contrario, a 5 parsecs (16 años luz) del Sol, se han identificado 64 estrellas conocidas (excluidas cuatro enanas marrones), lo que arroja una densidad de aproximadamente una estrella por 8,2 pársecs cúbicos, o una por 284 años luz cúbicos. Esta disparidad subraya la prevalencia significativamente mayor de estrellas débiles en comparación con estrellas brillantes; por ejemplo, todo el cielo contiene aproximadamente 500 estrellas más brillantes que la magnitud aparente 4, pero 15,5 millones de estrellas son más brillantes que la magnitud aparente 14.
El vértice solar, también conocido como el vértice de la trayectoria del Sol, denota la dirección de la trayectoria del Sol a través del estándar local de reposo dentro de la Vía Láctea. El vector general del movimiento galáctico del Sol apunta hacia la estrella Deneb en la constelación Cygnus, ubicada en un arco celeste de aproximadamente 90 grados con respecto al centro galáctico. Se prevé que la órbita del Sol alrededor de la Vía Láctea será en gran medida elíptica, sujeta a perturbaciones inducidas por brazos espirales galácticos y distribuciones de masa no uniformes. Además, el Sol atraviesa el plano galáctico aproximadamente 2,7 veces por órbita. Este comportamiento oscilatorio se asemeja conceptualmente al de un oscilador armónico simple sin fuerza amortiguadora. Históricamente, se planteó la hipótesis de que estas oscilaciones se correlacionaban con períodos de eventos de extinción masiva en la Tierra; sin embargo, un nuevo análisis de los efectos del tránsito del Sol a través de la estructura espiral, basado en datos de CO, no ha logrado establecer tal correlación.
El Sistema Solar requiere aproximadamente 240 millones de años para completar una sola órbita de la Vía Láctea, un período conocido como año galáctico. En consecuencia, se estima que el Sol ha completado entre 18 y 20 órbitas a lo largo de su existencia y 1/1250 de revolución desde la aparición de los humanos. La velocidad orbital del Sistema Solar alrededor del Centro Galáctico es de aproximadamente 220 km/s (490.000 mph), lo que constituye el 0,073% de la velocidad de la luz. Dentro de la heliosfera, el Sol viaja a una velocidad de 84.000 km/h (52.000 mph). A esta velocidad, el Sistema Solar tardaría aproximadamente 1.400 años en recorrer un año luz, u 8 días en cubrir una unidad astronómica (UA). La trayectoria del Sistema Solar se dirige hacia la constelación zodiacal de Escorpio, que se alinea con la eclíptica.
Cuadrantes Galácticos
Un cuadrante galáctico se refiere a uno de los cuatro sectores circulares que delimitan la Vía Láctea. En la práctica astronómica, la definición de estos cuadrantes galácticos se basa en el sistema de coordenadas galácticas, que establece al Sol como el punto de origen para este marco cartográfico.
Los cuadrantes se designan utilizando números ordinales, como "primer cuadrante galáctico", "segundo cuadrante galáctico" o "tercer cuadrante de la Vía Láctea". Cuando se observa desde el polo norte galáctico, con 0° (cero grados) definido como el rayo que se extiende desde el Sol a través del Centro Galáctico, los cuadrantes se organizan de la siguiente manera:
La longitud galáctica (ℓ) aumenta en sentido antihorario (rotación positiva) cuando se ve desde el norte del Centro Galáctico (un punto de vista a varios cientos de miles de años luz de la Tierra, hacia la constelación de Coma Berenices). Por el contrario, si se observa desde el sur del Centro Galáctico (un punto de vista igualmente distante en la constelación del Escultor), ℓ aumentaría en el sentido de las agujas del reloj (rotación negativa).
Características generales
Tamaño
La Vía Láctea es una de las dos galaxias más grandes dentro del Grupo Local, junto con la Galaxia de Andrómeda. Sin embargo, las dimensiones precisas de su disco galáctico y su contribución al diámetro isoftal siguen siendo objeto de investigación en curso. Las estimaciones sugieren que la mayoría de las estrellas de la galaxia residen dentro de un diámetro de 26 kiloparsec (80.000 años luz). Más allá del disco más externo, la población estelar disminuye significativamente, quedando muy por debajo de las extrapolaciones basadas en un disco exponencial con la longitud de escala del disco interno.
Las metodologías astronómicas para definir el tamaño de las galaxias son diversas y cada enfoque puede producir resultados diferentes. El estándar D25 es el más utilizado y delinea la isófota donde el brillo fotométrico de una galaxia en la banda B (longitud de onda de 445 nm, dentro del espectro azul visible) alcanza 25 mag/arcseg2. Una investigación de 1997 realizada por Goodwin y sus colegas comparó la distribución de las estrellas variables Cefeidas en otras 17 galaxias espirales con aquellas dentro de la Vía Láctea, modelando posteriormente su correlación con el brillo de la superficie. Esta investigación estableció el diámetro isofotal de la Vía Láctea en 26,8 ± 1,1 kiloparsecs (87.400 ± 3.600 años luz). Esta determinación se basó en el supuesto de un disco galáctico exponencial, adoptando un brillo de superficie central (μ§45§) de 22,1±0,3 B-mag/arcsec−2 y una longitud de escala de disco (h) de 5,0 ± 0,5 kpc (16.300 ± 1.600 ly).
Este diámetro es notablemente más pequeño que el de la galaxia de Andrómeda y ligeramente por debajo del tamaño isoftal promedio de 28,3 kpc (92.000 ly) observado en galaxias comparables. La investigación concluyó que, contrariamente a las suposiciones generalizadas previas, ni la Vía Láctea ni la Galaxia de Andrómeda son galaxias espirales excepcionalmente grandes; más bien, son representativas de galaxias espirales ordinarias y promedio. Para contextualizar la inmensa escala física de la Vía Láctea, si el Sistema Solar, que abarca la órbita de Neptuno, se miniaturizara a las dimensiones de un cuarto de dólar estadounidense (24,3 mm (0,955 pulgadas)), la Vía Láctea se aproximaría al menos a la mayor extensión lineal norte-sur de los Estados Unidos contiguos. Un estudio incluso anterior, realizado en 1978, estimó un diámetro más pequeño de la Vía Láctea de aproximadamente 23 kpc (75.000 ly).
En 2015, un artículo de investigación documentó la presencia de un filamento estelar en forma de anillo, denominado Triángulo-Anillo de Andrómeda (Anillo TriAnd), que ondula por encima y por debajo del plano galáctico relativamente plano de la Vía Láctea. Inicialmente se propuso que tanto el anillo TriAnd como el anillo Monoceros fueran productos de oscilaciones del disco y su posterior envoltura alrededor de la Vía Láctea, extendiéndose hasta un diámetro de al menos 50 kpc (160.000 ly). Esta interpretación sugirió que estas estructuras podrían constituir parte del disco exterior de la Vía Láctea, implicando así un disco estelar más grande. Sin embargo, un estudio más reciente de 2018 invalidó parcialmente esta hipótesis y concluyó que el Anillo Monoceros, A13 y el Anillo TriAnd son sobredensidades estelares que fueron expulsadas del disco estelar primario. Esta conclusión revisada fue corroborada por la dispersión de mayor velocidad observada de las estrellas RR Lyrae en estas regiones, lo que se alinea con las características de la membresía del halo.
Un estudio distinto de 2018 proporcionó evidencia de la presencia altamente probable de estrellas de disco ubicadas a 26–31,5 kpc (84.800–103.000 ly) del Centro Galáctico, y potencialmente incluso más lejos. Este descubrimiento se extiende significativamente más allá del límite previamente estimado de aproximadamente 13 a 20 kpc (40 000 a 70 000 ly), que anteriormente se consideraba el punto de declive abrupto de la densidad estelar del disco, lo que implica que se anticipaban pocas o ninguna estrella más allá de este umbral, aparte de las que componen la antigua población del halo galáctico.
En 2020, la investigación proyectó que se situaría la periferia del halo de materia oscura de la Vía Láctea. a aproximadamente 292 ± 61 kpc (952.000 ± 199.000 ly) de su núcleo, correspondiente a un diámetro de 584 ± 122 kpc (1,905 ± 0,3979 Mly). Al mismo tiempo, se estima que el disco estelar de la Vía Láctea tiene un espesor de hasta aproximadamente 1,35 kpc (4.000 ly).
Masa
La masa total de la Vía Láctea se estima en aproximadamente 0,88 billones de masas solares (8,8×1011 masas solares), determinada definiendo la galaxia dentro de un radio de corte de 200 kpc. Las estimaciones de masa de la Vía Láctea exhiben una variación considerable, influenciada por los métodos y conjuntos de datos específicos utilizados. El extremo inferior de este rango estimado es 5,8×10§1314§ masas solares (M☉), un valor algo menor que el del Galaxia de Andrómeda.
En 2009, las mediciones realizadas utilizando el Very Long Baseline Array revelaron velocidades estelares que alcanzaban los 254 km/s (570.000 mph) en el borde exterior de la Vía Láctea. Dado que la velocidad orbital depende de la masa total contenida dentro del radio orbital, estos hallazgos implican una masa mayor para la Vía Láctea, aproximadamente equivalente a la masa de la galaxia de Andrómeda de 7×1011 M☉ dentro de 160.000 ly (49 kpc) de su núcleo. Un análisis posterior realizado en 2010, basado en mediciones de velocidad radial de estrellas del halo, determinó que la masa encerrada dentro de 80 kiloparsecs era 7ק1314§§1718§ M☉. Una investigación de 2014 estimó la masa total de toda la Vía Láctea en 8,5ק2526§§2930§ M☉, lo que representa solo la mitad de la masa de Andrómeda. Galaxia. Más recientemente, una evaluación de 2019 situó la masa de la Vía Láctea en 1,29ק3738§§4142§ M☉.
Una porción sustancial de la masa de la Vía Láctea se atribuye a la materia oscura, una forma enigmática e indetectable de materia que interactúa gravitacionalmente con la materia bariónica. Se supone que un halo de materia oscura se extiende de manera relativamente uniforme a distancias superiores a cien kiloparsecs (kpc) desde el Centro Galáctico. Las simulaciones matemáticas de la Vía Láctea proponen que la masa de materia oscura oscila entre 1 y 1,5×1012 M☉. Las investigaciones realizadas en 2013 y 2014 indicaron un rango de masa para la materia oscura, con estimaciones tan altas como 4,5ק1314§§1718§ M☉ y tan bajas como 8ק2526§§2930§ M☉. Por el contrario, se estima que la masa acumulada de todas las estrellas dentro de la Vía Láctea está entre 4,6ק3738§§4142§ M☉ y 6.43ק4950§§5354§ M☉.
Más allá de su población estelar, la galaxia también contiene gas interestelar, que está compuesto por 90% de hidrógeno y 10% de helio en masa. De este hidrógeno, dos tercios existen en forma atómica, mientras que el tercio restante es hidrógeno molecular. El gas interestelar dentro de la Vía Láctea constituye aproximadamente entre el 10% y el 15% de la masa estelar total. Además, el polvo interestelar contribuye con un 1 % adicional a la masa total de gas.
En marzo de 2019, los astrónomos publicaron hallazgos que indicaban que la masa virial de la Vía Láctea es 1,54×1012 masas solares dentro de un radio aproximado de 39,5 kpc (130.000 ly). Esta cifra representa más del doble de las estimaciones de investigaciones anteriores, lo que implica que la materia oscura representa aproximadamente el 90% de la masa total de la galaxia.
Por el contrario, en septiembre de 2023, los astrónomos anunciaron hallazgos que sugieren que la masa virial de la Vía Láctea es simplemente 2,06×1011 masas solares, que es solo una décima parte de la valores derivados de investigaciones anteriores. Esta estimación de masa revisada se calculó utilizando datos adquiridos por la nave espacial Gaia.
Curva de rotación
Las estrellas y el gas dentro de la Vía Láctea exhiben una rotación diferencial alrededor de su centro galáctico, lo que implica que el período de rotación varía según la ubicación. Como es característico de las galaxias espirales, la velocidad orbital de la mayoría de las estrellas de la Vía Láctea muestra una dependencia mínima de su distancia al núcleo. Más allá del abultamiento central y lejos del borde exterior, la velocidad orbital estelar promedio oscila entre 200 y 220 km/s. En consecuencia, el período orbital de una estrella típica es aproximadamente proporcional a la longitud de su trayectoria orbital. Este fenómeno contrasta con el Sistema Solar, donde prevalece la dinámica gravitacional de dos cuerpos, lo que lleva a distintas velocidades orbitales para diferentes trayectorias. Este comportamiento rotacional se caracteriza por la curva de rotación (como se muestra en la figura).
Si la Vía Láctea comprendiera únicamente la masa observada en las estrellas, el gas y otra materia bariónica (ordinaria), su velocidad de rotación disminuiría al aumentar la distancia desde el centro galáctico. Sin embargo, la curva de rotación observada empíricamente sigue siendo notablemente plana, lo que sugiere la presencia de masa adicional indetectable mediante radiación electromagnética. Esta discrepancia se atribuye a la materia oscura. La curva de rotación de la Vía Láctea es consistente con la curva de rotación universal observada en las galaxias espirales, lo que proporciona evidencia convincente de la existencia de materia oscura dentro de las galaxias. Por el contrario, un contingente más pequeño de astrónomos postula que una modificación de las leyes gravitacionales podría explicar la curva de rotación observada.
Velocidad peculiar
Si bien la relatividad especial postula la ausencia de un marco de referencia inercial "preferido" en el espacio para comparar la Vía Láctea, la galaxia, no obstante, posee una velocidad relativa a los marcos de referencia cosmológicos.
El flujo de Hubble, caracterizado por el movimiento aparente de cúmulos de galaxias resultantes de la expansión cósmica, sirve como un marco de referencia importante. Las galaxias individuales, como la Vía Láctea, exhiben velocidades peculiares que se desvían de este flujo cósmico promedio. En consecuencia, para una comparación significativa del movimiento de la Vía Láctea con el flujo del Hubble, es imperativo delinear un volumen cósmico suficientemente extenso donde la expansión universal reemplace los movimientos estocásticos localizados. Dentro de un volumen tan grande, el movimiento galáctico promedio se alinea con el flujo del Hubble. Las estimaciones astronómicas actuales sugieren que la velocidad de la Vía Láctea es de aproximadamente 630 km/s (1.400.000 mph) en relación con este marco de referencia de co-movimiento localizado.
La trayectoria de la Vía Láctea está generalmente orientada hacia el Gran Atractor y otros cúmulos de galaxias prominentes, en particular el Supercúmulo Shapley, situado más allá de él. El Grupo Local, un conjunto de galaxias unidas gravitacionalmente que abarca la Vía Láctea y la Galaxia de Andrómeda, constituye un componente del Supercúmulo Local, que tiene su centro cerca del Cúmulo de Virgo. A pesar de su recesión mutua a 967 km/s (2.160.000 mph), consistente con el flujo de Hubble, esta velocidad observada es inferior a la prevista para su separación de 16,8 millones de pc, una discrepancia atribuida a la interacción gravitacional entre el Grupo Local y el Cúmulo de Virgo.
El fondo cósmico de microondas (CMB, por sus siglas en inglés) establece un marco de referencia distinto, dentro del cual la temperatura del CMB exhibe una distorsión mínima debido al desplazamiento Doppler, correspondiente a un dipolo cero. momento. En relación con este marco específico, la velocidad de la Vía Láctea se mide en 552 ± 6 km/s (1.235.000 ± 13.000 mph), dirigida hacia una ascensión recta de 10,5 y una declinación de -24° (época J2000), una región próxima al núcleo de Hydra. Este movimiento galáctico es detectado por satélites de observación, incluido el Cosmic Background Explorer (COBE) y la Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), manifestándose como una anisotropía dipolar en el CMB; los fotones en equilibrio térmico dentro del marco CMB experimentan un desplazamiento hacia el azul en la dirección del movimiento y un desplazamiento hacia el rojo en la dirección opuesta.
Se estima que la Vía Láctea alberga entre 100 y 400 mil millones de estrellas, acompañadas de al menos un número equivalente de planetas. La cuantificación precisa sigue siendo un desafío, dependiendo de la enumeración precisa de estrellas de muy baja masa, que son particularmente difíciles de detectar, especialmente más allá de distancias de 300 años luz (90 pársecs) del Sol. Por el contrario, se cree que la galaxia de Andrómeda adyacente comprende aproximadamente un billón (1012) de estrellas. Dentro de la Vía Láctea, las estimaciones sugieren la presencia de diez mil millones de enanas blancas, mil millones de estrellas de neutrones y cien millones de agujeros negros estelares. Las regiones intersticiales entre las estrellas están ocupadas por un disco de gas y polvo, conocido colectivamente como medio interestelar. Este disco interestelar exhibe una extensión radial al menos comparable a la de la distribución estelar, con su capa gaseosa cuyo espesor varía desde cientos de años luz para el gas más frío hasta miles de años luz para el gas más caliente.
La Vía Láctea contiene entre 100 y 400 mil millones de estrellas y al menos esa misma cantidad de planetas. Una cifra exacta dependería de contar el número de estrellas de muy baja masa, que son difíciles de detectar, especialmente a distancias de más de 300 ly (90 pc) del Sol. A modo de comparación, la vecina galaxia de Andrómeda contiene aproximadamente un billón (1012) de estrellas. La Vía Láctea puede contener diez mil millones de enanas blancas, mil millones de estrellas de neutrones y cien millones de agujeros negros estelares. El espacio entre las estrellas lo llena un disco de gas y polvo llamado medio interestelar. Este disco tiene al menos una extensión de radio comparable al de las estrellas, mientras que el espesor de la capa de gas varía desde cientos de años luz para el gas más frío hasta miles de años luz para el gas más caliente.
El disco estelar de la Vía Láctea carece de un límite definitivo y abrupto más allá del cual las estrellas están completamente ausentes. En cambio, la densidad estelar disminuye progresivamente a medida que aumenta la distancia radial desde el centro galáctico. Específicamente, más allá de un radio aproximado de 40.000 años luz (13 kiloparsecs) desde el núcleo, el recuento de estrellas por parsec cúbico disminuye significativamente más rápidamente a medida que aumenta el radio. Rodeando el disco galáctico hay un halo esférico compuesto de estrellas y cúmulos globulares, que se extiende considerablemente hacia afuera pero está espacialmente limitado por la dinámica orbital de las dos galaxias satélite de la Vía Láctea, la Gran y la Pequeña Nube de Magallanes, cuyo acercamiento perigaláctico está aproximadamente a 180.000 años luz (55 kiloparsecs) del Centro Galáctico. A esta distancia o más allá, la influencia gravitacional de las Nubes de Magallanes probablemente perturbaría las órbitas de la mayoría de los componentes del halo. En consecuencia, estos objetos probablemente serían expulsados del dominio gravitacional inmediato de la Vía Láctea. La magnitud visual absoluta integrada estimada de la Vía Láctea es aproximadamente −20,9.
Las observaciones que utilizan métodos de microlente gravitacional y de tránsito planetario sugieren que el número de exoplanetas unidos gravitacionalmente a estrellas dentro de la Vía Láctea es al menos equivalente al número de estrellas, y los datos de microlente implican además que los planetas rebeldes y libres superan en número a las propias estrellas. Según un estudio realizado en enero de 2013 sobre el sistema de cinco planetas Kepler-32 realizado por el observatorio espacial Kepler, se estima que la Vía Láctea contiene un promedio de al menos un planeta por estrella, lo que lleva a una población planetaria total de 100 a 400 mil millones. Al mismo tiempo, un análisis separado de los datos de Kepler, también de enero de 2013, proyectó que existen un mínimo de 17 mil millones de exoplanetas del tamaño de la Tierra dentro de la Vía Láctea.
En noviembre de 2013, los astrónomos indicaron, basándose en datos de la misión espacial Kepler, que aproximadamente 40 mil millones de planetas del tamaño de la Tierra podrían orbitar dentro de las zonas habitables de estrellas similares al Sol y enanas rojas en la Vía Láctea. De ellos, se prevé que aproximadamente 11 mil millones orbiten alrededor de estrellas similares al Sol. Una investigación de 2016 sugirió que el exoplaneta más cercano está situado a 4,2 años luz de distancia, orbitando la enana roja Próxima Centauri. Estos planetas del tamaño de la Tierra son potencialmente más frecuentes que los gigantes gaseosos, aunque sus dimensiones más pequeñas hacen que sea más difícil identificarlos a distancias significativas. Más allá de los exoplanetas, la detección de "exocometas" (cometas que se originan fuera del Sistema Solar) sugiere su posible ubicuidad dentro de la Vía Láctea. Estimaciones más recientes de noviembre de 2020 proponen la existencia de más de 300 millones de exoplanetas habitables dentro de la Vía Láctea.
A diferencia de galaxias más distantes en todo el universo, la Vía Láctea exhibe una luminosidad de neutrinos comparativamente baja, por lo que la clasifica como un "desierto de neutrinos".
Estructura
La Vía Láctea se caracteriza por una región central en forma de barra rodeada por un disco distorsionado que comprende gas, polvo y estrellas. Su distribución de masa se alinea estrechamente con el tipo Sbc en el sistema de clasificación de Hubble, indicativo de galaxias espirales que poseen brazos espirales relativamente abiertos. Las hipótesis iniciales sobre la clasificación de la Vía Láctea como una galaxia espiral barrada, en lugar de una espiral convencional, surgieron entre los astrónomos durante la década de 1960. Estas proposiciones recibieron la corroboración de las observaciones del Telescopio Espacial Spitzer en 2005, que revelaron que la barra central de la Vía Láctea era más extensa de lo estimado anteriormente.
Centro Galáctico
El Sol está situado aproximadamente a 25.000-28.000 años luz (7,7-8,6 kiloparsecs) del Centro Galáctico. Esta distancia se determina mediante metodologías geométricas o mediante la evaluación de objetos astronómicos específicos que funcionan como velas estándar, con diversas técnicas que producen valores dentro de este rango general. Dentro de los kiloparsecs más internos (aproximadamente 10.000 años luz de radio), una densa agregación de estrellas predominantemente antiguas forma una estructura aproximadamente esferoidal conocida como bulbo. Una hipótesis sugiere que la Vía Láctea puede carecer de un verdadero abultamiento, atribuyéndolo a colisiones y fusiones galácticas pasadas, y en cambio posee sólo un pseudobulto generado por su barra central. Sin embargo, persiste una considerable ambigüedad en la literatura científica respecto a la distinción entre la estructura en forma de cáscara de maní resultante de las inestabilidades de las barras y un abultamiento potencial caracterizado por un radio de penumbra anticipado de 0,5 kiloparsecs.
El Centro Galáctico se identifica por una intensa fuente de radio designada Sagitario A* (pronunciado Sagitario A-estrella). El análisis del movimiento material que rodea este punto central sugiere que Sagitario A* alberga una entidad masiva y compacta. Esta importante concentración de masa se interpreta más plausiblemente como un agujero negro supermasivo (SMBH), que posee una masa estimada equivalente a 4,1 a 4,5 millones de masas solares. La tasa de acreción del SMBH se alinea con la de un núcleo galáctico inactivo, aproximadamente en §67§×10−5 M☉ anualmente. Además, la evidencia observacional sugiere la presencia de SMBH cerca del núcleo de la mayoría de las galaxias típicas.
Las características precisas de la barra de la Vía Láctea siguen siendo un tema de discusión constante, con estimaciones para su longitud media que oscilan entre 1 y 5 kiloparsecs (3.000 a 16.000 años luz) y su orientación varía entre 10 y 50 grados en relación con la línea de visión de la Tierra hacia el Centro Galáctico. Algunos investigadores proponen que la Vía Láctea incorpora dos barras separadas, una incrustada dentro de la otra. Sin embargo, las estrellas del tipo RR Lyrae no delimitan una barra galáctica llamativa. Esta barra podría estar envuelta por una estructura denominada "anillo de 5 kpc", que abarca una proporción sustancial del hidrógeno molecular de la Vía Láctea y la mayoría de sus procesos de formación estelar. Observado desde la galaxia de Andrómeda, este anillo constituiría la característica más luminosa de la Vía Láctea. Las emisiones de rayos X que emanan del núcleo exhiben alineación con las estrellas masivas que rodean la barra central y la cresta galáctica.
En junio de 2023, un equipo de astrónomos, encabezado por Naoko Kurahashi Neilson, anunció la detección inaugural de neutrinos que emanan del plano galáctico de la Vía Láctea, lograda mediante una novedosa técnica de neutrinos en cascada, generando así la primera visualización de nuestra galaxia basada en neutrinos.
Rayos gamma y rayos X
Desde 1970, múltiples misiones de detección de rayos gamma han identificado rayos gamma de 511 keV que se originan en las proximidades del Centro Galáctico. Estos rayos gamma resultan de la aniquilación de positrones (antielectrones) con electrones. Un estudio de 2008 reveló que la distribución espacial de estas fuentes de rayos gamma se correlaciona con la de las binarias de rayos X de baja masa, lo que sugiere que estas binarias emiten positrones y electrones al espacio interestelar, donde desaceleran y aniquilan. Tanto los satélites de la NASA como los de la ESA realizaron estas observaciones. Los hallazgos iniciales en 1970 indicaron una región emisora de aproximadamente 10.000 años luz de diámetro, que posee una luminosidad equivalente a unos 10.000 soles.
En 2010, los datos del Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi revelaron dos colosales burbujas esféricas de emisión gamma de alta energía situadas al norte y al sur del núcleo de la Vía Láctea. Cada burbuja mide aproximadamente 25.000 años luz (7,7 kpc) de diámetro, lo que constituye aproximadamente una cuarta parte del diámetro estimado de la galaxia, y se extiende hacia las constelaciones de Grus y Virgo en el cielo nocturno del hemisferio sur. Observaciones posteriores de radiofrecuencia realizadas con el Telescopio Parkes identificaron emisiones polarizadas relacionadas con estas burbujas de Fermi. Estos hallazgos se interpretan con mayor precisión como un flujo magnetizado impulsado por la formación de estrellas dentro de los 640 años luz centrales (200 pc) de la Vía Láctea.
El 5 de enero de 2015, la NASA documentó una llamarada de rayos X sin precedentes que emanaba de Sagitario A*, que era 400 veces más brillante que las emisiones típicas. Se supone que este extraordinario evento fue el resultado de la perturbación de la marea de un asteroide cuando se sumergió en el agujero negro o del complejo entrelazamiento de líneas de campo magnético dentro del gas que se acumula en Sagitario A*.
Brazos en espiral
Más allá del dominio gravitacional de la barra galáctica, el medio interestelar y las poblaciones estelares dentro del disco de la Vía Láctea están organizados en cuatro brazos espirales distintos. Estos brazos espirales exhiben característicamente una mayor densidad de gas y polvo interestelar en comparación con el promedio galáctico, junto con una elevada concentración de formación estelar, evidenciada por la prevalencia de regiones H II y nubes moleculares.
La estructura espiral precisa de la Vía Láctea sigue siendo un tema de debate continuo, sin un consenso definitivo sobre la morfología de sus brazos. Los patrones espirales logarítmicos idealizados ofrecen sólo una representación aproximada de las características de la vecindad solar, dado que los brazos galácticos frecuentemente exhiben ramificaciones, fusiones, giros inesperados e irregularidades inherentes. La hipótesis que sitúa al Sol dentro de un espolón o brazo local subraya esta complejidad, sugiriendo que tales características probablemente no sean anómalas sino más bien comunes en toda la Vía Láctea. Las estimaciones para el ángulo de inclinación de estos brazos varían considerablemente, oscilando entre aproximadamente 7° y 25°. Generalmente se postula que cuatro brazos espirales se originan cerca del Centro Galáctico, identificados de la siguiente manera, con sus configuraciones espaciales representadas en la ilustración adjunta:
El brazo Scutum-Centaurus y el brazo Carina-Sagitario son dos estructuras espirales cuyos puntos tangentes se encuentran dentro de la trayectoria orbital del Sol alrededor del Centro Galáctico. Si estos brazos poseyeran una sobredensidad estelar en relación con la densidad estelar promedio del disco galáctico, esto sería discernible a través del recuento de estrellas cerca de estos puntos tangentes. Dos estudios independientes que utilizaron luz infrarroja cercana, que es particularmente sensible a las gigantes rojas y mínimamente afectada por la extinción del polvo, identificaron la sobreabundancia prevista dentro del brazo Scutum-Centaurus pero no en el brazo Carina-Sagitario. Específicamente, el brazo Scutum-Centaurus exhibió aproximadamente un 30% más de gigantes rojas de lo que se podría predecir en ausencia de un brazo espiral.
Esta observación implica que la Vía Láctea comprende principalmente dos brazos estelares principales: el brazo de Perseo y el brazo Scutum-Centaurus. Los brazos restantes, por el contrario, exhiben un exceso de gas pero no una sobreabundancia de estrellas más viejas. Sin embargo, en diciembre de 2013, los astrónomos determinaron que la distribución espacial de las estrellas jóvenes y las regiones activas de formación estelar se alinea con un modelo espiral de cuatro brazos de la Vía Láctea. En consecuencia, la Vía Láctea parece manifestar dos brazos espirales cuando la trazan poblaciones estelares más antiguas, pero cuatro brazos espirales cuando la delinean gas y estrellas nacientes. La razón subyacente de esta aparente inconsistencia sigue sin resolverse.
El astrónomo van Woerden y sus colaboradores identificaron el Brazo de casi 3 kpc (también conocido como Brazo en expansión de 3 kpc o Brazo de 3 kpc) en la década de 1950, utilizando mediciones de radio de 21 centímetros de hidrógeno atómico (HI). Las observaciones revelaron su expansión desde el bulbo central a velocidades superiores a 50 km/s. Este brazo está situado en el cuarto cuadrante galáctico, aproximadamente a 5,2 kpc del Sol y 3,3 kpc del Centro Galáctico. Posteriormente, en 2008, el astrónomo Tom Dame del Centro de Astrofísica identificó el brazo Far 3 kpc. Harvard y Smithsoniano. Esta contraparte reside en el primer cuadrante galáctico, ubicado a 3 kpc (aproximadamente 10.000 años luz) del Centro Galáctico.
Una simulación de 2011 propuso que la morfología del brazo espiral de la Vía Láctea podría haberse originado a partir de interacciones gravitacionales recurrentes con la galaxia elíptica enana de Sagitario.
Las hipótesis sugieren que la Vía Láctea exhibe dos patrones espirales distintos: un interior, rápidamente patrón de rotación asociado con el brazo de Sagitario, y un patrón externo de rotación más lenta que comprende los brazos de Carina y Perseo, caracterizado por estructuras fuertemente enrolladas. Según este modelo, que está respaldado por simulaciones numéricas de la dinámica de los brazos espirales, el patrón externo se manifestaría como un pseudoanillo externo, con ambos patrones interconectados por el brazo de Cygnus.
Más allá de los brazos espirales primarios se encuentra el Anillo de Monoceros, también conocido como Anillo Exterior, que se supone que es una estructura estelar y gaseosa acrecida de otras galaxias hace miles de millones de años. Por el contrario, un segmento de la comunidad científica ha reafirmado recientemente la perspectiva de que la estructura de Monoceros representa simplemente una sobredensidad resultante de la morfología ensanchada y deformada del grueso disco de la Vía Láctea. El propio disco de la Vía Láctea presenta una deformación en forma de S.
Halo
Rodeando el disco galáctico hay un halo esferoidal compuesto de estrellas antiguas y cúmulos globulares, y el 90% de estos objetos residen dentro de los 100.000 años luz (30 kpc) del Centro Galáctico. Sin embargo, se han detectado algunos cúmulos globulares, incluidos PAL 4 y AM 1, a distancias superiores a los 200.000 años luz del Centro Galáctico. Aproximadamente el 40% de los cúmulos de la Vía Láctea exhiben órbitas retrógradas, lo que indica un movimiento contrario a la rotación general de la galaxia. Los cúmulos globulares pueden trazar órbitas en forma de roseta alrededor de la Vía Láctea, una trayectoria distinta de las trayectorias elípticas simples de los planetas que orbitan alrededor de una estrella.
Si bien el disco galáctico contiene polvo que oscurece en ciertas longitudes de onda, el componente del halo carece en gran medida de dicho material. Dentro del disco se produce una vigorosa formación de estrellas, particularmente en las regiones de alta densidad de los brazos espirales; sin embargo, este proceso está ausente en el halo debido a la escasez de gas frío necesario para el colapso estelar. Además, los cúmulos abiertos se encuentran predominantemente dentro del disco.
Los descubrimientos de principios del siglo XXI han mejorado significativamente nuestra comprensión de la complejidad estructural de la Vía Láctea. La revelación de que el disco de la galaxia de Andrómeda (M31) se extiende considerablemente más allá de las estimaciones anteriores sugiere una extensión similar y más expansiva para el disco de la Vía Láctea. Esta hipótesis está respaldada por evidencia de la identificación de la extensión del brazo exterior del brazo Cygnus y una extensión comparable del brazo Scutum-Centaurus. La detección de la galaxia elíptica enana de Sagitario también condujo a la observación de una cinta de desechos galácticos, formada a medida que la órbita polar de la enana y la interacción gravitacional con la Vía Láctea la perturbaban progresivamente. Tras el descubrimiento en 2004 de un anillo en el plano de desechos galácticos que orbitaban alrededor de la Vía Láctea, inicialmente se postuló que este material constituía los restos de un sistema denominado galaxia enana Canis Major. Sin embargo, perspectivas académicas alternativas atribuyeron estos escombros a la deformación galáctica, un punto de vista que ha obtenido mayor apoyo de evidencia más reciente a partir de 2021.
Los datos del Sloan Digital Sky Survey del hemisferio celeste norte revelan una estructura vasta y difusa dentro de la Vía Láctea, que abarca un área aproximadamente 5000 veces el tamaño aparente de una luna llena, lo que se desvía de los modelos galácticos actuales. Esta agregación estelar se extiende casi perpendicularmente al plano de los brazos espirales de la Vía Láctea. La interpretación predominante sugiere una fusión en curso entre una galaxia enana y la Vía Láctea. Esta galaxia identificada provisionalmente, llamada Corriente Estelar de Virgo, se encuentra en dirección a Virgo, aproximadamente a 30.000 años luz (9 kpc) de distancia.
Halo gaseoso
Los datos de observación del Observatorio de rayos X Chandra, XMM-Newton y Suzaku indican la presencia de un halo gaseoso, distinto del halo estelar, que contiene un volumen sustancial de gas caliente. Este extenso halo se extiende por cientos de miles de años luz, superando significativamente el alcance del halo estelar y acercándose a la distancia de las Nubes de Magallanes Grande y Pequeña. Su masa estimada es casi comparable a la de la propia Vía Láctea, con temperaturas de gas que oscilan entre 1 y 2,5 millones de K (entre 1,8 y 4,5 millones de °F).
Las observaciones cosmológicas de galaxias remotas sugieren que el Universo primitivo, de apenas miles de millones de años de antigüedad, contenía aproximadamente una sexta parte de materia bariónica (ordinaria) que materia oscura. Sin embargo, los análisis contemporáneos de galaxias próximas, incluida la Vía Láctea, revelan que sólo aproximadamente la mitad de estos bariones son detectables actualmente. Si se demuestra que la masa sustancial del halo gaseoso de la Vía Láctea es comparable a la masa total de la galaxia, podría resolver el enigma de los bariones desaparecidos en las proximidades de la Vía Láctea.
Formación
Historial
La Vía Láctea se originó hace aproximadamente 13,61 mil millones de años, poco después del Big Bang, a partir de una o más sobredensidades menores dentro de la distribución de masa del Universo. Estas sobredensidades iniciales sirvieron como sitios progenitores de cúmulos globulares, donde posteriormente se formaron las estrellas más antiguas existentes de la Vía Láctea actual. Se plantea la hipótesis de que casi la mitad de la materia que constituye la Vía Láctea puede haber sido acumulada desde otras galaxias distantes. Estas antiguas estrellas y cúmulos constituyen colectivamente el halo estelar de la galaxia. Unos pocos miles de millones de años después de la génesis de las primeras estrellas, la Vía Láctea había acumulado masa suficiente para alcanzar una velocidad de rotación relativamente rápida. Esta conservación del momento angular posteriormente indujo al medio interestelar gaseoso a colapsar desde una configuración aproximadamente esferoidal a un disco, facilitando así la formación de generaciones estelares posteriores dentro de este disco espiral. En consecuencia, se observa que la mayoría de las estrellas más jóvenes, incluido el Sol, residen dentro de este disco.
Después de la época inicial de formación estelar, la Vía Láctea se ha expandido a través de una combinación de fusiones galácticas, particularmente prominentes durante sus primeras etapas de desarrollo, y la acumulación directa de gas del halo galáctico. Actualmente, la Vía Láctea continúa acumulando material de varias galaxias más pequeñas, en particular incluidas sus dos galaxias satélite más grandes, las Nubes de Magallanes Grande y Pequeña, a través de la Corriente de Magallanes. Además, la acreción gaseosa directa se evidencia en nubes de alta velocidad, como la Nube Smith.
Las simulaciones cosmológicas proponen que hace aproximadamente 11 mil millones de años, la Vía Láctea experimentó una fusión significativa con una galaxia sustancial, posteriormente designada como 'Kraken'. Sin embargo, diversas características de la Vía Láctea, incluida su masa estelar, su momento angular y la metalicidad de sus regiones más exteriores, sugieren una ausencia de fusiones con grandes galaxias durante los últimos 10 mil millones de años. Este período prolongado sin fusiones galácticas importantes se considera anómalo entre las galaxias espirales comparables, en contraste con su vecina, la galaxia de Andrómeda, que exhibe una trayectoria evolutiva más típica marcada por fusiones más recientes con galaxias relativamente grandes.
Investigaciones recientes clasifican tanto la Vía Láctea como la galaxia de Andrómeda dentro de la región del 'valle verde' del diagrama de color y magnitud de las galaxias. Este "valle verde" representa una fase de transición para las galaxias, que pasan de la "nube azul", caracterizada por una formación estelar activa, hacia la "secuencia roja", donde la formación estelar ha cesado en gran medida. Dentro de las galaxias de los valles verdes, las tasas de formación de estrellas están disminuyendo debido al agotamiento del gas de formación estelar dentro de su medio interestelar. Las simulaciones cosmológicas de galaxias que poseen propiedades análogas predicen que la formación de estrellas normalmente cesará en aproximadamente cinco mil millones de años, incluso si se considera el aumento transitorio previsto en la formación de estrellas como resultado de la inminente colisión entre la Vía Láctea y la galaxia de Andrómeda. Los análisis comparativos con otras galaxias similares a la Vía Láctea indican que se encuentra entre las galaxias espirales más rojas y brillantes que aún están experimentando nueva formación estelar, exhibiendo solo un tono marginal más azul que las galaxias más azules dentro de la secuencia roja.
Edad e historia cosmológica
Los cúmulos globulares, que se encuentran entre las estructuras más antiguas de la Vía Láctea, establecen un límite inferior para la edad de la galaxia. Las edades de estrellas individuales dentro de la Vía Láctea pueden determinarse mediante la nucleocosmocronología, una técnica que implica la medición de elementos radiactivos de vida larga, como el torio-232 y el uranio-238, y la posterior comparación de estas abundancias con estimaciones de sus cantidades iniciales. Esta metodología ha arrojado estimaciones de edad de aproximadamente 12,5 ± 3 mil millones de años para la estrella CS 31082-001 y 13,8 ± 4 mil millones de años para la estrella BD +17° 3248.
Tras su formación, una enana blanca inicia un proceso de enfriamiento radiativo, lo que lleva a una disminución gradual de la temperatura de su superficie. Evaluando las temperaturas de las enanas blancas más frías y comparándolas con sus temperaturas iniciales previstas, se puede derivar una aproximación de la edad. Empleando esta metodología, se determinó que el cúmulo globular M4 tenía aproximadamente 12,7 ± 700 millones de años. Además, las estimaciones de edad para el más antiguo de estos cúmulos indican un valor de mejor ajuste de 12,6 mil millones de años, con un límite superior de confianza del 95% de 16 mil millones de años.
En noviembre de 2018, los astrónomos anunciaron la identificación de una de las estrellas más antiguas del universo. Designada 2MASS J18082002-5104378 B, esta diminuta estrella ultrapobre en metales (UMP), con una edad estimada de aproximadamente 13.500 millones de años, está compuesta casi exclusivamente de material primordial procedente del Big Bang, lo que podría clasificarla entre las formaciones estelares más antiguas. Su detección dentro de la Vía Láctea implica que la edad de la galaxia podría superar las estimaciones anteriores en al menos 3 mil millones de años.
Se han identificado múltiples estrellas individuales dentro del halo de la Vía Láctea con edades que se aproximan mucho a la edad del universo de 13,80 mil millones de años. Por ejemplo, en 2007, se estimó que la estrella del halo galáctico HE 1523-0901 tenía aproximadamente 13.200 millones de años. Esta determinación, que representa el objeto más antiguo conocido en la Vía Láctea en ese momento, estableció un límite inferior para la edad de la galaxia. La estimación se realizó utilizando el espectrógrafo UV-Visual Echelle del Very Large Telescope para cuantificar las intensidades relativas de las líneas espectrales producidas por el torio y otros elementos formados mediante el proceso R. Estas intensidades de línea proporcionan la abundancia de varios isótopos elementales, lo que permite derivar la edad de la estrella mediante nucleocosmocronología. A otro cuerpo celeste, HD 140283, se le han asignado estimaciones de edad de 13,7 ± 0,7 mil millones de años, 12,2 ± 0,6 mil millones de años o 12,0 ± 0,5 mil millones de años.
Las observaciones que emplean óptica adaptativa para mitigar la distorsión atmosférica terrestre indican que las estrellas ubicadas dentro del bulbo de la galaxia tienen aproximadamente 12,8 mil millones de años.
La nucleocosmocronología ha También se ha aplicado para estimar la edad de las estrellas dentro del delgado disco galáctico. Los análisis de estrellas de disco delgado sugieren que este componente se formó hace aproximadamente 8,8 ± 1,7 mil millones de años. Estos hallazgos implican una pausa de casi 5 mil millones de años entre la formación del halo galáctico y el posterior desarrollo del disco delgado. Exámenes más recientes de las composiciones químicas de miles de estrellas proponen que las tasas de formación estelar pueden haber disminuido en un orden de magnitud durante el período de formación del disco, específicamente hace entre 10 y 8 mil millones de años, cuando las temperaturas del gas interestelar eran excesivamente altas para sostener las tasas anteriores de generación de estrellas.
Las galaxias satélite que orbitan la Vía Láctea exhiben una distribución no aleatoria, que parece originarse a partir de la fragmentación de un sistema más sustancial, que resultó en una estructura de anillo que mide 500.000 años luz de diámetro y 50.000 años luz de ancho. Las interacciones galácticas próximas, como el encuentro previsto con la galaxia de Andrómeda dentro de aproximadamente 4 mil millones de años, son capaces de eliminar grandes corrientes de gas. Durante períodos prolongados, estas corrientes de gas pueden fusionarse para formar galaxias enanas, dispuestas en una configuración de anillo con una inclinación arbitraria en relación con el disco galáctico primario.
Barrio Intergaláctico
La Vía Láctea y la Galaxia de Andrómeda constituyen un sistema binario de colosales galaxias espirales, que son componentes integrales del Grupo Local, una colección de aproximadamente 50 galaxias unidas gravitacionalmente. Este Grupo Local está envuelto por un Vacío Local, que a su vez está situado dentro de la Hoja Local y, posteriormente, el Supercúmulo de Virgo. El Supercúmulo de Virgo está circunscrito por varios vacíos, caracterizados por una escasez de galaxias, incluido el Vacío Microscopium al norte, el Vacío Sculptor a la izquierda, el Vacío Boötes a la derecha y el Vacío Canes-Major al sur. Estos vacíos cósmicos experimentan una evolución morfológica a lo largo del tiempo, generando así estructuras filamentosas de galaxias. Por ejemplo, el Supercúmulo de Virgo actualmente está siendo atraído gravitacionalmente hacia el Gran Atractor, que a su vez es un componente de una arquitectura cósmica más grande conocida como Laniakea.
La Vía Láctea está orbitada por dos galaxias más pequeñas y numerosas galaxias enanas dentro del Grupo Local. La más grande de ellas es la Gran Nube de Magallanes, que se extiende por 32.200 años luz de diámetro y está acompañada por su compañera cercana, la Pequeña Nube de Magallanes. Una vasta corriente de gas hidrógeno neutro, conocida como Corriente de Magallanes, se extiende desde estas dos galaxias más pequeñas a lo largo de 100° de la esfera celeste. Se supone que esta corriente fue extraída gravitacionalmente de las Nubes de Magallanes a través de interacciones de mareas con la Vía Láctea. Varias galaxias enanas también orbitan la Vía Láctea, incluida la enana Canis Major (la más cercana), la galaxia elíptica enana de Sagitario, la enana Osa Menor, la enana Escultor, la enana Sextans, la enana Fornax y la enana Leo I.
Las galaxias enanas más pequeñas asociadas con la Vía Láctea miden sólo 500 años luz de diámetro y abarcan ejemplos como la Enana Carina, la Enana Draco y la Enana Leo II. La posible existencia de galaxias enanas adicionales, aún no detectadas, unidas dinámicamente a la Vía Láctea está respaldada por el descubrimiento de nueve nuevos satélites en una región relativamente confinada del cielo nocturno en 2015. Además, algunas galaxias enanas, como la progenitora de Omega Centauri, ya han sido asimiladas a la Vía Láctea.
En 2005, con corroboración posterior en 2012, los investigadores informaron que la mayoría Muchas de las galaxias satélite de la Vía Láctea están situadas dentro de un disco muy extenso y presentan órbitas codireccionales. Este hallazgo fue inesperado, ya que los modelos cosmológicos estándar predicen que las galaxias satélite deberían originarse dentro de halos de materia oscura, lo que lleva a una amplia distribución espacial y trayectorias orbitales aleatorias. Esta discrepancia observada sigue siendo un problema sin resolver.
En enero de 2006, los investigadores anunciaron que la deformación previamente inexplicable en el disco de la Vía Láctea había sido mapeada e identificada con éxito como una onda o vibración. Este fenómeno se atribuye a la Gran y Pequeña Nube de Magallanes cuando orbitan alrededor de la Vía Láctea, generando vibraciones al pasar por sus regiones exteriores. Históricamente, estas dos galaxias, que constituyen aproximadamente el 2% de la masa de la Vía Láctea, se consideraban demasiado insignificantes para ejercer tal influencia. Sin embargo, los modelos informáticos demuestran que el movimiento de estas galaxias crea una estela de materia oscura, que amplifica su impacto gravitacional en la Vía Láctea más grande.
Las mediciones actuales indican que la galaxia de Andrómeda se está acercando a la Vía Láctea a una velocidad que oscila entre 100 y 140 km/s (220.000 a 310.000 mph). Dentro de aproximadamente 4.300 millones de años, puede ocurrir una colisión entre Andrómeda y la Vía Láctea, dependiendo de la importancia de componentes laterales desconocidos en el movimiento relativo de las galaxias. Si se produjera una colisión, la probabilidad de que estrellas individuales colisionaran es extremadamente baja; en cambio, se prevé que las dos galaxias se fusionen en aproximadamente seis mil millones de años, formando una única galaxia elíptica o potencialmente una gran galaxia de disco.
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Referencias
Dambeck, Thorsten (marzo de 2008). "La misión de Gaia a la Vía Láctea". Cielo y amp; Telescopio. 115 (3): 36–39. Código Bib:2008S&T...115c..36D.
- Dambeck, Thorsten (marzo de 2008). "La misión de Gaia a la Vía Láctea". Cielo y cielo Telescopio. 115 (3): 36–39. Bibcode:2008S&T...115c..36D.Chiappini, Cristina (noviembre-diciembre de 2001). "La formación y evolución de la Vía Láctea" (PDF). Científico estadounidense. 89 (6): 506–515. doi:10.1511/2001.40.745.McTier, Moiya (16 de agosto de 2022). La Vía Láctea. Editorial Gran Central. ISBN 978-1-5387-5415-3.Scientific American, vol. 329, n.º 4 (noviembre de 2023), págs. 86–87.
- Belkora, Leila (2021). Minding the Heavens: La historia de nuestro descubrimiento de la Vía Láctea. Milton: Taylor & Grupo Francisco. ISBN 978-0-367-41722-2.
- Vía Láctea – Encuesta IRAS (infrarrojos) – wikisky.org
- Vía Láctea de múltiples longitudes de onda: imágenes y modelos VRML (NASA)
- Vía Láctea – Sitio web de SEDS Messier
- Vía Láctea – Mosaico del plano galáctico (19 de marzo de 2021)
- La Vía Láctea en la que se puede hacer clic