vía Láctea

La Vía Láctea [a] es la galaxia que contiene nuestro Sistema Solar , con el nombre que describe la apariencia de la galaxia desde la Tierra : una banda de luz nebulosa que se ve en el cielo nocturno formada por estrellas que no se pueden distinguir individualmente a simple vista . El término Vía Láctea es una traducción del latín via lactea , del griego γαλακτικός κύκλος ( galaktikos kýklos , "círculo lechoso"). [19] [20] [21] Desde la Tierra, la Vía Láctea aparece como una banda porque su estructura en forma de disco se ve desde adentro.Galileo Galilei resolvió por primera vez 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 . [22] Tras el Gran Debate de 1920 entre los astrónomos Harlow Shapley y Heber Curtis , [23] las observaciones de Edwin Hubble mostraron que la Vía Láctea es sólo una de las muchas galaxias.

Via Láctea
ESO-VLT-Laser-phot-33a-07.jpg
Datos de observación
ConstelaciónSagitario
Ascensión recta17 h 45 m 40.0409 s
Declinación−29 ° 0 ′ 28,118 ″
Distancia25,6-27,1 kly (7,86-8,32 kpc) [1] [2]
Caracteristicas
TipoSb, Sbc o SB (rs) bc [3] [4]
( galaxia espiral barrada )
Masa(0,8–1,5) × 10 12 [5] [6] [7] [8] M ☉
Número de estrellas100 a 400 mil millones
TamañoDisco estelar: 185 ± 15 kly [9] [10]
Halo de materia oscura: 1,9 ± 0,4  Mly (580 ± 120  kpc ) [11] [12]
Espesor del disco estelar delgado≈2 kly (0,6 kpc) [13] [14]
Momento angular≈1 × 10 67  J s [15]
Período de rotación galáctica del Sol240  Myr [16]
Período de rotación del patrón en espiral220-360 Myr [17]
Período de rotación del patrón de barras100-120 Myr [17]
Velocidad relativa al marco de descanso CMB 552,2 ± 5,5 km / s [18]
Velocidad de escape en la posición del Sol550 km / s [8]
Densidad de materia oscura en la posición del Sol0,0088+0,0024
−0,0018 M ☉ pc −3 o0,35+0,08
−0,07GeV cm −3 [8]
Ver también: Galaxia , Lista de galaxias

La Vía Láctea es una galaxia espiral barrada con un diámetro visible estimado de 100 a 200.000 años luz . Simulaciones recientes sugieren que un disco de materia oscura , que también contiene algunas estrellas visibles, puede extenderse hasta un diámetro de casi 2 millones de años luz. [11] [12] La Vía Láctea tiene varias galaxias satélites y es parte del Grupo Local de galaxias, que forman parte del Supercúmulo Virgo , que es en sí mismo un componente del Supercúmulo Laniakea . [24] [25]

Se estima que contiene de 100 a 400 mil millones de estrellas [26] [27] y al menos ese número de planetas . [28] [29] El Sistema Solar está ubicado en un radio de aproximadamente 27.000 años luz del Centro Galáctico , [2] en el borde interior del Brazo de Orión , una de las concentraciones en forma de espiral de gas y polvo. Las estrellas en los 10.000 años luz más internos forman un bulto y una o más barras que irradian desde el bulto. El centro galáctico es una fuente de radio intensa conocida como Sagitario A * , un agujero negro supermasivo de 4.100 (± 0.034) millones de masas solares . Las estrellas y los gases a una amplia gama 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 (alrededor del 90%) [30] [31] de la masa de la Vía Láctea es invisible para los telescopios, ni emite ni absorbe radiación electromagnética . Esta masa conjetural se ha denominado " materia oscura ". [32] El período de rotación es de unos 240 millones de años en el radio del Sol. [16] 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 propio Universo y, por lo tanto, probablemente se formaron poco después de la Edad Media del Big Bang . [33]

Una vista de la Vía Láctea hacia la constelación de Sagitario (incluido el Centro Galáctico ), visto desde un sitio oscuro con poca contaminación lumínica (el Desierto de Black Rock , Nevada), el objeto brillante en la parte inferior derecha es Júpiter, justo encima de Antares.
"> Reproducir medios
Un video de lapso de tiempo que captura la Vía Láctea arqueándose sobre ALMA

La Vía Láctea es visible desde la Tierra como una banda nebulosa de luz blanca, de unos 30 ° de ancho, que arquea el cielo nocturno . [34] 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. [35] [36] La luz se origina en la acumulación de estrellas no resueltas y otro material ubicado en la dirección del plano galáctico . Las regiones más brillantes alrededor de la banda aparecen como parches visuales suaves conocidos como nubes de estrellas . El más conspicuo de ellos es la Gran Nube Estelar de Sagitario , una parte del abultamiento central de la galaxia. [37] Las regiones oscuras dentro de la banda, como Great Rift y 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 se puede reducir 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 magnitudes por segundo de arco cuadrado para que la Vía Láctea sea visible. [38] Debería ser visible si la magnitud límite es aproximadamente +5,1 o mejor y muestra una gran cantidad de detalles en +6,1. [39] Esto hace que la Vía Láctea sea difícil de ver desde áreas urbanas o suburbanas brillantemente iluminadas, pero muy prominente cuando se ve desde áreas rurales cuando la Luna está debajo del horizonte. [b] Los mapas del brillo del cielo nocturno artificial muestran 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. [40]

Visto desde la Tierra, la región visible del plano galáctico de la Vía Láctea ocupa un área del cielo que incluye 30 constelaciones . [41] El Centro Galáctico se encuentra en dirección a Sagitario , donde la Vía Láctea es más brillante. Desde Sagitario, la banda nebulosa de luz blanca parece pasar al anticéntrico galáctico en Auriga . Luego, la banda continúa el resto del camino alrededor del cielo, de regreso a Sagitario, dividiendo el cielo en dos hemisferios aproximadamente iguales .

El plano galáctico está inclinado unos 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 norte galáctico está situado en ascensión recta 12 h 49 m , declinación + 27,4 ° ( B1950 ) cerca de β Comae Berenices , y el polo sur galáctico está cerca de α Sculptoris . Debido a esta alta inclinación, dependiendo de la época de la noche y el año, el arco de la Vía Láctea puede parecer relativamente bajo o relativamente alto en el cielo. Para los observadores de latitudes de aproximadamente 65 ° norte a 65 ° sur, la Vía Láctea pasa directamente por encima dos veces al día.

La Vía Láctea se arquea con una gran inclinación a través del cielo nocturno (este panorama compuesto fue tomado en el Observatorio Paranal en el norte de Chile), el objeto brillante es Júpiter en la constelación de Sagitario , y las Nubes de Magallanes se pueden ver a la izquierda; el norte galáctico está hacia abajo

Se cree que la estructura de la Vía Láctea es similar a esta galaxia ( UGC 12158 fotografiado por Hubble )

La Vía Láctea es la segunda galaxia más grande del Grupo Local (después de la Galaxia de Andrómeda ), con su disco estelar de aproximadamente 170.000-200.000 años luz (52-61 kpc) de diámetro y, en promedio, aproximadamente 1.000 ly (0,3 kpc) ) grueso. [13] [14] La Vía Láctea es aproximadamente de 890 mil millones a 1,54 billones de veces la masa del Sol . [30] [31] Para comparar la escala física relativa de la Vía Láctea, si el Sistema Solar hasta Neptuno fuera del tamaño de un cuarto de Estados Unidos (24,3 mm (0,955 pulgadas)), la Vía Láctea sería aproximadamente del tamaño de la Estados Unidos contiguos . [42] Hay un filamento de estrellas en forma de anillo que se ondula por encima y por debajo del plano galáctico relativamente plano , envolviendo la Vía Láctea con un diámetro de 150.000-180.000 años luz (46-55 kpc), [43] que puede ser parte de la propia Vía Láctea. [44]

Un perfil esquemático de la Vía Láctea.
Abreviaturas: GNP / GSP: Polos Norte y Sur Galácticos

Las estimaciones de la masa de la Vía Láctea varían según el método y los datos utilizados. El extremo inferior del rango estimado es de 5,8 × 10 11  masas solares ( M ☉ ), algo menos que el de la galaxia de Andrómeda . [45] [46] [47] Las mediciones realizadas con el 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. [48] Debido a que la velocidad orbital depende de la masa total dentro del radio orbital, esto sugiere que la Vía Láctea es más masiva, aproximadamente igual a la masa de la Galaxia de Andrómeda a 7 × 10 11  M ☉ dentro de 160,000 ly (49 kpc) de su centrar. [49] En 2010, una medición de la velocidad radial de las estrellas de halo encontró que la masa encerrada dentro de 80 kilo parsecs es 7 × 10 11  M ☉ . [50] Según un estudio publicado en 2014, la masa de toda la Vía Láctea se estima en 8.5 × 10 11  M ☉ , [51] pero esto es solo la mitad de la masa de la Galaxia de Andrómeda. [51] Una estimación reciente de la masa de la Vía Láctea es 1,29 × 10 12  M ☉ . [52]

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. Se conjetura que un halo de materia oscura se esparce de manera relativamente uniforme a una distancia de más de cien kiloparsecs (kpc) desde el Centro Galáctico. Los modelos matemáticos de la Vía Láctea sugieren que la masa de materia oscura es 1–1,5 × 10 12  M ☉ . [5] [6] [53] Estudios recientes indican un rango de masa, tan grande como 4.5 × 10 12  M ☉ [54] y tan pequeño como 8 × 10 11  M ☉ . [55] Se estima que la masa total de todas las estrellas de la Vía Láctea está entre 4,6 × 10 10  M ☉ [56] y 6,43 × 10 10  M ☉ . [5] Además de las estrellas, también hay gas interestelar, que comprende 90% de hidrógeno y 10% de helio en masa, [57] con dos tercios del hidrógeno en forma atómica y el tercio restante como hidrógeno molecular . [58] La masa del gas interestelar de la Vía Láctea es igual a entre el 10% [58] y el 15% [57] de la masa total de sus estrellas. El polvo interestelar representa un 1% adicional de la masa total del gas. [57]

En marzo de 2019, los astrónomos informaron que la masa de la Vía Láctea es de 1,5 billones de masas solares en un radio de unos 129.000 años luz , más del doble de lo que se determinó en estudios anteriores, y sugirieron que alrededor del 90% de la masa de la galaxia es materia oscura . [30] [31]

Vista panorámica de 360 ​​grados de la Vía Láctea (un mosaico ensamblado de fotografías) por ESO , el centro galáctico está en el medio de la vista, con el norte galáctico hacia arriba
Representación de 360 grados de la Vía Láctea utilizando datos de Gaia EDR3 que muestran gas interestelar, polvo iluminado por estrellas. El hemisferio izquierdo mira hacia el centro galáctico, el hemisferio derecho mira hacia el anticentro galáctico.

La Vía Láctea contiene entre 100 y 400 mil millones de estrellas [59] [60] y al menos esa cantidad de planetas. [61] 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 un billón (10 12 ) de estrellas. [62] La Vía Láctea puede contener diez mil millones de enanas blancas , mil millones de estrellas de neutrones y cien millones de agujeros negros estelares . [c] [63] [64] [65] [66] Llenando el espacio entre las estrellas hay un disco de gas y polvo llamado medio interestelar . Este disco tiene al menos una extensión comparable en radio a las estrellas, [67] mientras que el grosor de la capa de gas varía de cientos de años luz para el gas más frío a miles de años luz para el gas más cálido. [68] [69]

El disco de estrellas de la Vía Láctea no tiene un borde afilado más allá del cual no hay estrellas. Más bien, la concentración de estrellas disminuye con la distancia desde el centro de la Vía Láctea. Por razones que no se comprenden, 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. [70] Rodeando el disco galáctico hay un Halo Galáctico esférico de estrellas y cúmulos globulares que se extiende más hacia afuera, pero está limitado en tamaño 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 aproximadamente 180.000 ly (55 kpc). [71] 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, estos objetos probablemente serían expulsados ​​de las proximidades de la Vía Láctea. Se estima que la magnitud visual absoluta integrada de la Vía Láctea es de alrededor de -20,9. [72] [73] [d]

Tanto las observaciones de microlente gravitacional como de tránsito planetario indican que puede haber al menos tantos planetas unidos a estrellas como estrellas en la Vía Láctea, [28] [74] y las mediciones de microlente indican que hay más planetas rebeldes que no están vinculados a estrellas anfitrionas. que hay estrellas. [75] [76] La Vía Láctea contiene al menos un planeta por estrella, lo que resulta en 100-400 mil millones de planetas, según un estudio de enero de 2013 del sistema estelar de cinco planetas Kepler-32 con el observatorio espacial Kepler . [29] 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. [77] El 4 de noviembre de 2013, los astrónomos informaron, basándose en datos de la misión espacial Kepler , que podría haber hasta 40 mil millones de planetas del tamaño de la Tierra orbitando en las zonas habitables de estrellas similares al Sol y enanas rojas dentro de la Vía Láctea. [78] [79] [80] 11 mil millones de estos planetas estimados pueden estar orbitando estrellas similares al Sol. [81] El exoplaneta más cercano puede estar a 4,2 años luz de distancia, orbitando la enana roja Proxima Centauri , según un estudio de 2016. [82] Estos planetas del tamaño de la Tierra pueden ser más numerosos que los gigantes gaseosos. [28] Además de exoplanetas, también se han detectado " exocometas ", cometas más allá del Sistema Solar, que pueden ser comunes en la Vía Láctea. [83] Más recientemente, en noviembre de 2020, se estima que existen más de 300 millones de exoplanetas habitables en la Vía Láctea. [84]

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La impresión artística de cómo se vería la Vía Láctea desde diferentes puntos de vista: desde el borde en las líneas de visión, la estructura en forma de cáscara de maní, que no debe confundirse con el bulto central de la galaxia, es evidente; Visto desde arriba, la barra estrecha central que es responsable de esta estructura aparece claramente, al igual que 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 deformado de gas, polvo y estrellas. [85] [86] 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 flojos. [3] Los astrónomos comenzaron a conjeturar por primera vez que la Vía Láctea es una galaxia espiral barrada , en lugar de una galaxia espiral ordinaria , en la década de 1960. [87] [88] [89] Estas conjeturas fueron confirmadas por las observaciones del Telescopio Espacial Spitzer en 2005 [90] que mostraron que la barra central de la Vía Láctea era más grande de lo que se pensaba.

Cuadrantes galácticos

Diagrama de la ubicación del Sol en la Vía Láctea, los ángulos representan longitudes en el sistema de coordenadas galáctico .

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, la delimitación de los cuadrantes galácticos se basa en el sistema de coordenadas galácticas , que coloca al Sol como el origen del sistema de mapeo . [91]

Los cuadrantes se describen utilizando ordinales  , por ejemplo, "1er cuadrante galáctico", [92] "segundo cuadrante galáctico", [93] o "tercer cuadrante de la Vía Láctea". [94] Visto desde el polo norte galáctico con 0 ° (cero grados) como el rayo que se extiende desde el Sol y atraviesa el Centro Galáctico, los cuadrantes son:


Cuadrante galáctico
 
Longitud galáctica
(ℓ) 		 
Referencia
 
1er 0 ° ≤ ℓ ≤ 90 °   [95]
2do   90 ° ≤ ℓ ≤ 180 ° [93]
Tercero 180 ° ≤ ℓ ≤ 270 ° [94]
Cuarto
  		270 ° ≤ ℓ ≤ 360 °
(360 ° ≅ 0 °)		[92]
 

con la longitud galáctica (ℓ) aumentando en sentido antihorario ( rotación positiva ) visto desde el norte del centro galáctico (un punto de vista a varios cientos de miles de años luz de distancia de la Tierra en la dirección de la constelación de Coma Berenices ); si se ve 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 ).

Centro galáctico

El Sol está a 25.000-28.000 ly (7,7-8,6 kpc) del Centro Galáctico. Este valor se estima utilizando métodos basados ​​en la geometría o midiendo objetos astronómicos seleccionados que sirven como velas estándar , con diferentes técnicas que arrojan varios valores dentro de este rango aproximado. [96] [1] [2] [97] [98] [99] En los pocos kiloparsecs interiores (alrededor de un radio de 10,000 años luz) hay una densa concentración de estrellas en su mayoría viejas en una forma aproximadamente esferoidal llamada bulto . [100] Se ha propuesto que la Vía Láctea carece de un abultamiento formado debido a una colisión y fusión entre galaxias anteriores , y que en cambio solo tiene un pseudobulbo formado por su barra central. [101] Sin embargo, la confusión en la literatura entre la estructura en forma de (cáscara de maní) creada por inestabilidades en la barra, versus una posible protuberancia con un radio de media luz esperado de 0.5 kpc, [102] abunda.

Destellos de rayos X brillantes de Sagitario A * , ubicación del agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea. [103]

El Centro Galáctico está marcado por una intensa fuente de radio llamada Sagittarius A * (pronunciada Sagittarius A-star ). El movimiento del material alrededor del centro indica que Sagitario A * alberga un objeto masivo y compacto. [104] Esta concentración de masa se explica mejor como un agujero negro supermasivo [e] [96] [105] (SMBH) con una masa estimada de 4,1 a 4,5 millones de veces la masa del Sol . [105] La tasa de acreción del SMBH es consistente con un núcleo galáctico inactivo , que se estima en alrededor de1 × 10 −5  M ☉ por año. [106] Las observaciones indican que hay SMBHs ubicadas cerca del centro de la mayoría de las galaxias normales. [107] [108]

La naturaleza de la barra de la Vía Láctea se debate activamente, con estimaciones de su longitud media y orientación que van de 1 a 5 kpc (3.000-16.000 ly) y de 10 a 50 grados en relación con la línea de visión desde la Tierra hasta el Centro Galáctico. [98] [99] [109] Ciertos autores defienden que la Vía Láctea presenta dos barras distintas, una dentro de la otra. [110] Sin embargo, las estrellas de tipo RR Lyrae no trazan una barra galáctica prominente. [99] [111] [112] 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. [113] La emisión de rayos X del núcleo está alineada con las estrellas masivas que rodean la barra central [106] y la cresta galáctica . [114]

Ilustración de las dos burbujas gigantes de rayos X / rayos gamma (azul violeta) de la Vía Láctea (centro)

En 2010, se detectaron dos burbujas esféricas gigantes de emisión de alta energía al norte y al sur del núcleo de la Vía Láctea, utilizando datos del Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi . El diámetro de cada una de las burbujas es de unos 25.000 años luz (7,7 kpc); se extienden hasta Grus y Virgo en el cielo nocturno del hemisferio sur. [115] [116] Posteriormente, las observaciones con el Telescopio Parkes en radiofrecuencias identificaron la emisión polarizada que está asociada con las burbujas de Fermi. Estas observaciones se interpretan mejor como un flujo de salida magnetizado impulsado por la formación de estrellas en el centro de 640 ly (200 pc) de la Vía Láctea. [117]

Más tarde, el 5 de enero de 2015, la NASA informó haber observado un destello de rayos X 400 veces más brillante de lo habitual, un récord, desde Sagitario A *. El evento inusual puede haber sido causado por la ruptura de un asteroide que cayó en el agujero negro o por el entrelazamiento de líneas de campo magnético dentro del gas que fluye hacia Sagitario A *. [103]

Brazos espirales

Fuera de la influencia gravitacional de la barra galáctica, la estructura del medio interestelar y las estrellas en el disco de la Vía Láctea está organizada en cuatro brazos espirales. [118] Los brazos espirales contienen típicamente una mayor densidad de gas y polvo interestelar que el promedio galáctico, así como una mayor concentración de formación de estrellas, como lo trazan las regiones H II [119] [120] y las nubes moleculares . [121]

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. [122] Los patrones espirales logarítmicos perfectos solo describen de manera burda características cercanas al Sol, [120] [123] porque las galaxias comúnmente tienen brazos que se ramifican, se fusionan, se retuercen inesperadamente y presentan un grado de irregularidad. [99] [123] [124] El posible escenario del Sol dentro de un brazo local / espolón [120] enfatiza ese punto e indica que tales características probablemente no son únicas y existen en otras partes de la Vía Láctea. [123] Las estimaciones del ángulo de inclinación de los brazos oscilan entre aproximadamente 7 ° y 25 °. [67] [125] Se cree que hay cuatro brazos espirales que comienzan cerca del centro de la Vía Láctea. [126] Estos se nombran de la siguiente manera, con las posiciones de los brazos que se muestran en la imagen a continuación:

Estructura observada (líneas normales) y extrapolada (líneas punteadas) de los brazos espirales de la Vía Láctea, visto desde el "norte" de la galaxia; las estrellas generalmente se mueven en el sentido de las agujas del reloj en esta vista. Las líneas grises que irradian desde la posición del Sol (centro superior) enumeran las abreviaturas de tres letras de las constelaciones correspondientes.
Concepción artística de la estructura en espiral de la Vía Láctea con dos brazos estelares principales y una barra. [122]
Color Brazos)
turquesa Cerca de 3 kpc Arm y Perseus Arm
azul Norma y brazo externo (junto con la extensión descubierta en 2004 [127] )
verde Brazo Scutum-Centaurus
rojo Brazo Carina-Sagitario
Hay al menos dos brazos o espuelas más pequeños, que incluyen:
naranja Brazo Orion-Cygnus (que contiene el Sol y el Sistema Solar)

Dos brazos espirales, el brazo Scutum-Centaurus y el brazo Carina-Sagittarius, tienen puntos tangentes dentro de la órbita del Sol alrededor del 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 contando las estrellas cerca del punto tangente. Dos estudios de luz infrarroja cercana, que es sensible principalmente a los gigantes rojos y no se ve afectada por la extinción del polvo, detectaron la sobreabundancia prevista en el brazo Scutum-Centaurus pero no en el brazo Carina-Sagittarius: el brazo Scutum-Centaurus contiene aproximadamente un 30% más gigantes rojas de las que cabría esperar en ausencia de un brazo en espiral. [125] [128] Esta observación sugiere que la Vía Láctea posee sólo dos brazos estelares principales: el brazo de Perseo y el brazo de Scutum-Centaurus. El resto de los brazos contienen exceso de gas pero no exceso de estrellas viejas. [122] En diciembre de 2013, los astrónomos encontraron que la distribución de estrellas jóvenes y regiones de formación de estrellas coincide con la descripción en espiral de cuatro brazos de la Vía Láctea. [129] [130] [131] Así, 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. [131]

Los cúmulos detectados por WISE se utilizaron para rastrear los brazos espirales de la Vía Láctea.

El brazo de Near 3 kpc (también llamado brazo expansivo 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 mediciones de radio de 21 centímetros de H I ( hidrógeno atómico ). [132] [133] Se encontró que se expandía alejándose del 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. [133] [134]

Una simulación publicada en 2011 sugirió que la Vía Láctea pudo haber obtenido su estructura de brazo en espiral como resultado de repetidas colisiones con la galaxia elíptica enana de Sagitario . [135]

Se ha sugerido que la Vía Láctea contiene dos patrones espirales 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 apretados. herida. En este escenario, sugerido por simulaciones numéricas de la dinámica de los diferentes brazos espirales, el patrón exterior formaría un pseudor exterior , [136] y los dos patrones estarían conectados por el brazo Cygnus. [137]

La larga nube molecular filamentosa denominada "Nessie" probablemente forma una densa "espina" del brazo Scutum-Centarus

Fuera de los principales brazos espirales se encuentra el Anillo Monoceros (o Anillo Exterior), un anillo de gas y estrellas arrancados de otras galaxias hace miles de millones de años. Sin embargo, varios miembros de la comunidad científica reafirmaron recientemente su posición al afirmar que la estructura de Monoceros no es más que una sobredensidad producida por el grueso disco abombado y deformado de la Vía Láctea. [138] La estructura del disco de la Vía Láctea está deformada a lo largo de una curva en "S" . [139]

aureola

El disco galáctico está rodeado por un halo esferoidal de viejas estrellas y cúmulos globulares, de los cuales el 90% se encuentran a 100.000 años luz (30 kpc) del Centro Galáctico. [140] Sin embargo, se han encontrado algunos cúmulos globulares más lejos, como PAL 4 y AM 1 a más de 200.000 años luz del Centro Galáctico. Aproximadamente el 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. [141] Los cúmulos globulares pueden seguir órbitas en forma de roseta alrededor de la Vía Láctea, en contraste con la órbita elíptica de un planeta alrededor de una estrella. [142]

Aunque el disco contiene polvo que oscurece la vista en algunas longitudes de onda, el componente halo no lo hace. La formación de estrellas activa 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 frío para colapsar en estrellas. [16] Los clústeres abiertos también se encuentran principalmente en el disco. [143]

Los descubrimientos de principios del siglo XXI han añadido 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 lejos de lo que se pensaba anteriormente, [144] es evidente la posibilidad de que el disco de la Vía Láctea se extienda más lejos, y esto está respaldado por la evidencia del descubrimiento del Brazo Exterior. extensión del brazo Cygnus [127] [145] y de una extensión similar del brazo Scutum-Centaurus . [146] Con el descubrimiento de la galaxia elíptica enana de Sagitario se produjo el descubrimiento de una cinta de escombros galácticos cuando la órbita polar de la enana y su interacción con la Vía Láctea la desgarra. De manera similar, con el descubrimiento de la Galaxia Enana Canis Major , se encontró que un anillo de escombros 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 una 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 provisionalmente Corriente Estelar de Virgo y se encuentra en la dirección de Virgo a unos 30.000 años luz (9 kpc) de distancia. [147]

Halo gaseoso

Además del halo estelar, el Observatorio de rayos X Chandra , XMM-Newton y Suzaku han proporcionado evidencia de que existe un halo gaseoso con una gran cantidad de gas caliente. El halo se extiende por cientos de miles de años luz, mucho más lejos que el halo estelar y cerca de la distancia de las Nubes de Magallanes Grandes y Pequeñas . La masa de este halo caliente es casi equivalente a la masa de la propia Vía Láctea. [148] [149] [150] La temperatura de este gas halo es de entre 1 y 2,5 millones de K (1,8 y 4,5 millones de ° F). [151]

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 aproximadamente la mitad de esos bariones se contabilizan en el Universo moderno según las observaciones de galaxias cercanas como la Vía Láctea. [152] 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 faltantes alrededor de la Vía Láctea. [152]

Ubicación y vecindario de Sun

Mapa tridimensional de las estrellas del barrio Solar.

El Sol está cerca del borde interior del Brazo de Orión , dentro de la Pelusa Local de la Burbuja Local y en el Cinturón de Gould . Basado en estudios de órbitas estelares alrededor de Sgr A * por Gillessen et al. (2016), el Sol se encuentra a una distancia estimada de 27,14 ± 0,46 kly (8,32 ± 0,14 kpc) [2] del Centro Galáctico. Boehle y col. (2016) encontraron un valor menor de 25,64 ± 0,46 kly (7,86 ± 0,14 kpc), también utilizando un análisis de órbita estelar. [1] El Sol se encuentra actualmente a 5-30 parsecs (16-98 ly) por encima o al norte del plano central del disco galáctico. [153] La distancia entre el brazo local y el siguiente brazo, el Brazo de Perseo , es de aproximadamente 2.000 parsecs (6.500 ly). [154] El Sol, y por lo tanto el Sistema Solar, está ubicado 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) desde el Sol, lo que da una densidad de una estrella por 69 parsecs cúbicos, o una estrella por 2,360 años luz cúbicos (de List de las estrellas brillantes más cercanas ). Por otro lado, hay 64 estrellas conocidas (de cualquier magnitud, sin contar 4  enanas marrones ) dentro de los 5 parsecs (16 ly) del Sol, lo que da 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 muchas más estrellas débiles que 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. [155]

El vértice del camino del Sol, o el vértice 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 del cielo con la dirección del Centro Galáctico. Se espera que la órbita del Sol alrededor de la Vía Láctea sea aproximadamente elíptica con la adición de perturbaciones debido a los brazos espirales galácticos y distribuciones de masa no uniformes. Además, el Sol atraviesa el plano galáctico aproximadamente 2,7 veces por órbita. [156] Esto es muy similar a cómo funciona un oscilador armónico simple sin término de fuerza de arrastre (amortiguación). Hasta hace poco, se pensaba que estas oscilaciones coincidían con períodos de extinción masiva de formas de vida en la Tierra. [157] Un nuevo análisis de los efectos del tránsito del Sol a través de la estructura en espiral basado en datos de CO no ha logrado encontrar una correlación. [158] Sin embargo, el tránsito del Sol a través del plano galáctico todavía se considera una posible explicación de las extinciones, y esto se llama la Hipótesis de Shiva . [159]

El Sistema Solar tarda unos 240 millones de años en completar una órbita de la Vía Láctea (un año galáctico ), [16] por lo que se cree que el Sol completó entre 18 y 20 órbitas durante su vida y 1/1250 de una revolución desde la origen de los humanos . La velocidad orbital del Sistema Solar alrededor del 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 viajar 1 AU ( unidad astronómica ). [160] El Sistema Solar se dirige en dirección a la constelación zodiacal de Escorpio , que sigue a la eclíptica. [161]

Rotación galáctica

Curva de rotación de la galaxia para la Vía Láctea: el eje vertical es la velocidad de rotación alrededor del centro galáctico; el eje horizontal es la distancia desde el centro galáctico en kpcs; el sol está marcado con una bola amarilla; la curva observada de velocidad de rotación es azul; la curva predicha basada en la masa estelar y el gas en la Vía Láctea es roja; dispersión en las observaciones indicadas aproximadamente por barras grises, la diferencia se debe a la materia oscura [32] [162] [163]

Las estrellas y el gas de la Vía Láctea giran alrededor de su centro de manera diferencial , 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 de la Vía Láctea no depende en gran medida de su distancia al centro. Lejos del abultamiento central o del borde exterior, la velocidad orbital estelar típica está entre 210 ± 10 km / s (470,000 ± 22,000 mph). [164] Por tanto, el período orbital de una estrella típica es directamente proporcional sólo a la longitud del camino recorrido. Esto es diferente a la situación dentro del Sistema Solar, donde dominan la dinámica gravitacional de dos cuerpos y diferentes órbitas tienen velocidades significativamente diferentes asociadas con 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, mientras que más allá de los 7 kpc, las velocidades son demasiado altas para coincidir con lo que se esperaría de la ley universal de gravitación.

Si la Vía Láctea contuviera solo 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 masa adicional que no se puede detectar directamente con radiación electromagnética. Esta inconsistencia se atribuye a la materia oscura. [32] 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 la gravedad puede explicar la curva de rotación observada. [165]

La Vía Láctea comenzó como una o varias pequeñas sobredensidades en la distribución de masa en el Universo poco después del Big Bang . [166] Algunas de estas sobredensidades fueron las semillas 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 de la Vía Láctea puede provenir de otras galaxias distantes. [166] No obstante, estas estrellas y cúmulos comprenden ahora el halo estelar de la Vía Láctea. A los pocos miles de millones de años del nacimiento de las primeras estrellas, la masa de la Vía Láctea era lo suficientemente grande como para girar con relativa rapidez. Debido a la conservación del momento angular , esto llevó al medio interestelar gaseoso a colapsar de 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, se encuentran en el disco. [167] [168]

Desde que comenzaron a formarse las primeras estrellas, la Vía Láctea ha crecido a través de fusiones de galaxias (particularmente al principio del crecimiento de la Vía Láctea) y la acumulación de gas directamente del halo galáctico. [168] La Vía Láctea está acumulando material de varias galaxias pequeñas, incluidas dos de sus galaxias satélites más grandes, las Nubes de Magallanes Grandes y Pequeñas , a través de la Corriente de Magallanes . La acumulación directa de gas se observa en nubes de alta velocidad como la Nube Smith . [169] [170] Las simulaciones cosmológicas indican que, hace 11 mil millones de años, se fusionó con una galaxia particularmente grande que ha sido etiquetada como Kraken . [171] [172] 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; su vecina, la galaxia de Andrómeda, parece tener una historia más típica formada por fusiones más recientes con galaxias relativamente grandes. [173] [174]

Según estudios recientes, la Vía Láctea y la Galaxia de Andrómeda se encuentran en lo que en el diagrama de color-magnitud de la galaxia se conoce como el "valle verde", una región poblada por galaxias en transición desde la "nube azul" (galaxias que se forman activamente nuevas estrellas) a la "secuencia roja" (galaxias que carecen de formación estelar). La actividad de formación de estrellas en las galaxias de los valles verdes se está desacelerando a medida que se quedan sin gas de formación de estrellas en el medio interestelar. En galaxias simuladas con propiedades similares, la formación de estrellas normalmente se habrá extinguido dentro de unos cinco mil millones de años a partir de ahora, 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 Andrómeda. Galaxia. [175] De hecho, las mediciones de otras galaxias similares a la Vía Láctea sugieren que se encuentra entre las galaxias espirales más rojas y brillantes que todavía están formando nuevas estrellas y es ligeramente más azul que las galaxias de secuencia roja más azules. [176]

Edad e historia cosmológica

Ilustración de un cielo nocturno de un planeta hipotético dentro de la Vía Láctea hace 10 mil millones de años [177]

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 larga duración como el torio-232 y el uranio-238 , y luego comparando los resultados con 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 [178] y 13,8 ± 4 mil millones de años para BD + 17 ° 3248 . [179] Una vez que se forma una enana blanca , comienza a experimentar un enfriamiento radiativo y la temperatura de la superficie desciende constantemente. Al medir las temperaturas de la más fría de estas enanas blancas 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 dan una estimación de mejor ajuste de 12.600 millones de años y un límite superior de confianza del 95% de 16.000 millones de años. [180]

En noviembre de 2018, los astrónomos informaron del descubrimiento de una de las estrellas más antiguas del universo . 2MASS J18082002-5104378 B , de aproximadamente 13.500 millones de años, es una pequeña estrella ultra pobre en metales (UMP) hecha casi en su totalidad de materiales liberados por el Big Bang , y es posiblemente una de las primeras estrellas. El descubrimiento de la estrella en la Vía Láctea galaxia sugiere que la galaxia puede ser al menos 3 mil millones de años más antiguo que se pensaba anteriormente. [181] [182] [183]

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 13.200 millones de años. Como el objeto más antiguo conocido en la Vía Láctea en ese momento, esta medida colocó un límite inferior en la edad de la Vía Láctea. [184] Esta estimación se realizó utilizando el UV-Visual Echelle espectrógrafo de la Very Large Telescope para medir las fuerzas relativas de las líneas espectrales causados por la presencia de torio y otros elementos creados por el proceso R . Las intensidades de las líneas producen abundancia de diferentes isótopos elementales , a partir de los cuales se puede derivar una estimación de la edad de la estrella utilizando nucleocosmocronología . [184] Otra estrella, HD 140283 , tiene 14,5 ± 0,7 mil millones de años. [33] [185]

Según las observaciones que utilizan la óptica adaptativa para corregir la distorsión atmosférica de la Tierra, las estrellas en el bulto de la galaxia datan de aproximadamente 12,8 mil millones de años. [186]

La edad de las estrellas en el disco delgado galáctico también se ha estimado usando 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 una pausa de casi 5 mil millones de años entre la formación del halo galáctico y el disco delgado. [187] Un 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 10 a 8 mil millones de años, cuando el gas interestelar estaba demasiado caliente para formar nuevas estrellas en la misma tasa que antes. [188]

Las galaxias satélites que rodean la Vía Láctea no están distribuidas al azar, sino que parecen ser el resultado de la ruptura de un sistema más grande que produce una estructura de anillo de 500.000 años luz de diámetro y 50.000 años luz de ancho. [189] Encuentros cercanos entre galaxias, como el esperado en 4 mil millones de años con la Galaxia de Andrómeda arranca enormes colas de gas que, con el tiempo, pueden fusionarse para formar galaxias enanas en un anillo en un ángulo arbitrario con el disco principal. [190]

Diagrama de las galaxias en el grupo local relativo a la Vía Láctea
La posición del Grupo Local dentro del Supercluster Laniakea

La Vía Láctea y la Galaxia de Andrómeda son un sistema binario de galaxias espirales gigantes que pertenecen a un grupo de 50 galaxias estrechamente unidas conocidas como Grupo Local , rodeadas por un Vacío Local, que a su vez forma parte de la Hoja Local [191] y a su vez el Supercúmulo Virgo . Alrededor del supercúmulo de Virgo hay una serie de vacíos, desprovistos de muchas galaxias, el vacío de Microscopium al "norte", el vacío del escultor a la "izquierda", el vacío de Bootes a la "derecha" y el vacío de Canes-Major al sur. . Estos vacíos cambian de forma con el tiempo, creando estructuras filamentosas de galaxias. El supercúmulo de Virgo, por ejemplo, está siendo atraído hacia el Gran Atractor , [192] que a su vez forma parte de una estructura mayor, llamada Laniakea . [193]

Dos galaxias más pequeñas y varias galaxias enanas en el Grupo Local orbitan la Vía Láctea. La más grande de ellas es la Gran Nube de Magallanes con un diámetro de 14.000 años luz. Tiene un compañero cercano, la Pequeña Nube de Magallanes . La Corriente de Magallanes es una corriente de gas 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 marea con la Vía Láctea. [194] 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 . Es posible que todavía haya galaxias enanas no detectadas que estén unidas dinámicamente a la Vía Láctea, lo que está respaldado por la detección de nueve nuevos satélites de la Vía Láctea en una porción relativamente pequeña del cielo nocturno en 2015. [195] También hay algunas enanas galaxias que ya han sido absorbidas por la Vía Láctea, como la progenitora de Omega Centauri . [196]

En 2014, los investigadores informaron que la mayoría de las galaxias satélite de la Vía Láctea se encuentran en un disco muy grande y orbitan en la misma dirección. [197] Esto fue una sorpresa: según la cosmología estándar, las galaxias satélite deberían formarse en halos de materia oscura, y deberían estar ampliamente distribuidas y moverse en direcciones aleatorias. Esta discrepancia aún no se explica completamente. [198]

En enero de 2006, los investigadores informaron que la deformación hasta ahora inexplicable en el disco de la Vía Láctea ahora ha sido mapeada y se encontró que era una ondulación o vibración creada por las Nubes de Magallanes Grandes y Pequeñas mientras orbitan la Vía Láctea, causando vibraciones cuando pasar por 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. [199]

Las mediciones actuales sugieren que la galaxia de Andrómeda se está acercando a nosotros a una velocidad de 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 componentes laterales desconocidos para el movimiento relativo de las galaxias. Si chocan, la posibilidad de que las estrellas individuales choquen entre sí es extremadamente baja, pero en cambio las dos galaxias se fusionarán para formar una sola galaxia elíptica o quizás una gran galaxia de disco [200] en el transcurso de unos mil millones de años. [201]

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 en relación con el flujo promedio. Por lo tanto, para comparar la Vía Láctea con el flujo del Hubble, uno debe considerar un volumen lo suficientemente grande como para que la expansión del Universo domine los movimientos locales y aleatorios. Un volumen suficientemente grande significa que el movimiento medio de las galaxias dentro de este volumen es igual al flujo del 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 local de co-movimiento. [202] [ verificación fallida ] La Vía Láctea se mueve en la dirección general del Gran Atractor y otros cúmulos de galaxias , incluido el supercúmulo Shapley , detrás de él. [203] El Grupo Local (un cúmulo de galaxias unidas gravitacionalmente que contiene, entre otras, la Vía Láctea y la Galaxia de Andrómeda) es parte de un supercúmulo llamado Supercúmulo Local , centrado cerca del Cúmulo de Virgo : aunque se están alejando entre sí a 967 km / s (2.160.000 mph) como parte del flujo del Hubble, esta velocidad es menor de lo esperado dada la distancia de 16,8 millones de pc debido a la atracción gravitacional entre el Grupo Local y el Cúmulo de Virgo. [204]

Otro marco de referencia lo proporciona el fondo cósmico de microondas (CMB). La Vía Láctea se mueve a 552 ± 6 km / s (1,235,000 ± 13,000 mph) [18] con respecto a los fotones del CMB, hacia 10.5 ascensión recta, -24 ° de declinación ( 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 dipolar 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. [18]

El origen de la Vía Láctea ( c. 1575-1580) de Tintoretto

En el poema épico babilónico Enûma Eliš , la Vía Láctea se crea a partir de la cola cortada de la primigenia dragonesa de agua salada Tiamat , colocada en el cielo por Marduk , el dios nacional babilónico , después de matarla. [205] [206] Se pensó una vez que esta historia se basó en una versión sumeria más antigua en la que Tiamat es asesinado por Enlil de Nippur , [207] [208] pero ahora se piensa que es puramente una invención de los propagandistas babilónicos con la intención de mostrar a Marduk como superior a las deidades sumerias. [208]

Llys Dôn (literalmente "La corte de Dôn ") es el nombre galés tradicional para la constelación de 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, [209] [210] y Caer Arianrhod ("La fortaleza de Arianrhod ") es el constelación de Corona Borealis . [ cita requerida ]

En la cultura occidental, el nombre "Vía Láctea" se deriva de su apariencia como una banda resplandeciente "lechosa" sin resolver que se arquea a través del cielo nocturno. El término es una traducción del latín clásico via lactea , a su vez derivado del griego helenístico γαλαξίας , abreviatura de γαλαξίας κύκλος ( galaxías kýklos , "círculo lechoso"). El griego antiguo γαλαξίας ( galaxias ) - de la raíz γαλακτ -, γάλα ("leche") + -ίας (formando adjetivos) - es también la raíz de "galaxia", el nombre de nuestra, y más tarde de todas esas, colecciones de estrellas. [19] [211] [212] [213]

En la mitología griega , la Vía Láctea se formó después de que el dios tramposo Hermes amamantara al niño Heracles en el pecho de Hera , la reina de los dioses, mientras ella dormía. [214] [215] Cuando Hera se despertó, arrancó a Heracles de su pecho y esparció su leche materna por los cielos. [214] [215] En otra versión de la historia, Atenea , la diosa patrona de los héroes, engañó a Hera para que amamantara a Heracles voluntariamente, [214] [215] pero él le mordió el pezón con tanta fuerza que ella lo arrojó, rociando leche por todas partes. . [214] [215]

La Vía Láctea, o "círculo de la leche", era solo uno de los 11 "círculos" que los griegos identificaron en el cielo; otros eran 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 atraviesan ambos polos. [216]

La forma de la Vía Láctea deducida del conteo de estrellas por William Herschel en 1785; el Sistema Solar se asumió cerca del centro

En Meteorologica (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 distantes . [217] Sin embargo, el propio Aristóteles creía que la Vía Láctea era causada por "la ignición de la ardiente exhalación de algunas estrellas que eran grandes, numerosas y cercanas" [218] y que la "ignición tiene lugar en la parte superior de la atmósfera , en la región del mundo que es continua con los movimientos celestiales ". [219] [220] El filósofo neoplatónico Olimpiodoro el Joven ( c.  495 -570 d . C. ) criticó este punto de vista, argumentando que si la Vía Láctea fuera sublunar , debería aparecer diferente en diferentes momentos y lugares de la Tierra, y que debería haber paralaje , que no es así. En su opinión, la Vía Láctea es celestial. Esta idea sería influyente más tarde en el mundo islámico . [221]

Respecto a los antiguos, Pascal remarcó "La debilidad" de sus ojos no habiendo sido todavía ayudados artificialmente, atribuyeron este color a la gran solidez de esta parte del cielo ". [222]

El astrónomo persa Abū Rayhān al-Bīrūnī (973-1048) propuso que la Vía Láctea es "una colección de incontables fragmentos de la naturaleza de las estrellas nebulosas ". [223] El astrónomo andaluz Avempace ( d 1138) propuso que la Vía Láctea estuviera formada por muchas estrellas, pero parece ser una imagen continua debido al efecto de refracción en la atmósfera terrestre , citando su observación de una conjunción de Júpiter y Marte en 1106 o 1107 como prueba. [220] Ibn Qayyim Al-Jawziyya (1292-1350) propuso que la Vía Láctea es "una miríada de estrellas diminutas agrupadas en la esfera de las estrellas fijas" y que estas estrellas son más grandes que los planetas . [224]

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, muy agrupadas, que , debido a su concentración y pequeñez, parecen manchas turbias. Por eso, se le comparó con el color de la leche ". [225]

La prueba 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 está compuesta por una gran cantidad de estrellas débiles. [226] [227] En un tratado de 1755, Immanuel Kant , basándose en trabajos anteriores de Thomas Wright , [228] especuló (correctamente) que la Vía Láctea podría ser un cuerpo giratorio de una gran cantidad de estrellas, unidas por la gravedad fuerzas similares al Sistema Solar pero a escalas mucho mayores. [229] El disco de estrellas resultante se vería como una banda en el cielo desde nuestra perspectiva dentro del disco. Wright y Kant también conjeturaron que algunas de las nebulosas visibles en el cielo nocturno podrían ser "galaxias" separadas, similares a la nuestra. Kant se refirió tanto a la Vía Láctea como a las "nebulosas extragalácticas" como "universos insulares", un término todavía vigente hasta la década de 1930. [230] [231] [232]

El primer intento de describir la forma de la Vía Láctea y la posición del Sol dentro de ella fue realizado por William Herschel en 1785 contando cuidadosamente el número de estrellas en diferentes regiones del cielo visible. Produjo un diagrama de la forma de la Vía Láctea con el Sistema Solar cerca del centro. [233]

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 crédito a la conjetura anterior de Kant. [234] [235]

Fotografía de la "Gran Nebulosa de Andrómeda" de 1899, posteriormente identificada como la Galaxia de Andrómeda

En 1904, al estudiar los movimientos propios de las estrellas, Jacobus Kapteyn informó que estos no eran aleatorios, como se creía en ese momento; las estrellas podrían dividirse en dos corrientes, moviéndose en direcciones casi opuestas. [236] Más tarde se supo que los datos de Kapteyn habían sido la primera evidencia de la rotación de nuestra galaxia, [237] que finalmente llevó al descubrimiento de la rotación galáctica por Bertil Lindblad y Jan Oort .

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 distancia estimada de 150.000 parsecs. Se convirtió en un defensor de la hipótesis de los "universos insulares", que sostenía que las nebulosas espirales eran galaxias independientes. [238] [239] 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 respaldar 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, así como el significativo cambio Doppler . [240]

La controversia fue resuelta de manera concluyente 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 captación de luz de este nuevo telescopio, pudo producir fotografías astronómicas que resolvieron las partes externas de algunas nebulosas espirales como colecciones de estrellas individuales. También pudo identificar algunas variables cefeidas que podría usar como punto de referencia para estimar la distancia a las nebulosas. Encontró que la Nebulosa de Andrómeda está a 275.000 parsecs del Sol, demasiado distante para ser parte de la Vía Láctea. [241] [242]

Cartografía

La nave espacial de la ESA Gaia proporciona estimaciones de distancia al determinar el paralaje de mil millones de estrellas y está mapeando la Vía Láctea con cuatro lanzamientos planificados de mapas en 2016, 2018, 2021 y 2024. [243] [244] Un estudio en 2020 concluyó que Gaia detectó un movimiento de bamboleo de la galaxia, que podría ser causado por " pares de torsión de una desalineación del eje de rotación del disco con respecto al eje principal de un halo no esférico, o de la materia acumulada en el halo adquirido durante la caída tardía, o de cerca , las galaxias satélites que interactúan y sus consiguientes mareas ". [245]

  • Ventana de Baade
  • Astronomía galáctica
  • Exceso de GeV del Centro Galáctico
  • Lista de galaxias
  • Constantes de Oort
  • origen clásico del nombre, Vía Láctea (mitología)

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    • En la página 57 Archivado el 20 de noviembre de 2016 en la Wayback Machine , Wright declaró que a pesar de su atracción gravitacional mutua, las estrellas en las constelaciones no chocan porque están en órbita, por lo que la fuerza centrífuga las mantiene separadas: "... fuerza centrífuga, que no sólo los preserva en sus órbitas, sino que les impide correr todos juntos, por la común ley universal de la gravedad, ... "
    • En la página 48 Archivado el 20 de noviembre de 2016 en la Wayback Machine , Wright declaró que la forma de la Vía Láctea es un anillo: "... las estrellas no están infinitamente dispersas y distribuidas de manera promiscua por todo el espacio mundano, sin orden ni diseño, ... esto phaenomenon [es] no es otro que un cierto efecto derivado de la situación del observador, ... Para un espectador colocado en un espacio indefinido, ... que [es decir, la vía láctea ( Vía Lactea )] [es] un vasto anillo de estrellas ... "
    • En la página 65 Archivado el 20 de noviembre de 2016 en la Wayback Machine , Wright especuló que el cuerpo central de la Vía Láctea, alrededor del cual gira el resto de la galaxia, podría no ser visible para nosotros: "... el cuerpo central A, siendo supuesto como incognitum [es decir, un desconocido], sin [es decir, fuera de] la vista finita; ... "
    • En la página 73 Archivado el 20 de noviembre de 2016, en Wayback Machine , Wright llamó a la Vía Láctea el Vortex Magnus (el gran remolino) y estimó que su diámetro era de 8,64 × 10 12 millas (13,9 × 10 12 km).
    • En la página 33 Archivado el 20 de noviembre de 2016, en la Wayback Machine , Wright especuló que hay una gran cantidad de planetas habitados en la galaxia: "...; por lo tanto, podemos suponer con razón que no se crearon tantos cuerpos radiantes [es decir, estrellas] apenas para iluminar un vacío infinito, sino para ... mostrar un universo infinito sin forma, lleno de miríadas de mundos gloriosos, todos girando de diversas maneras a su alrededor; y ... con una variedad inconcebible de seres y estados, animados ... "
  229. ^ Immanuel Kant, Allgemeine Naturgeschichte und Theorie des Himmels ... Archivado el 20 de noviembre de 2016 en la Wayback Machine [Historia natural universal y teoría del cielo ...], (Koenigsberg y Leipzig, (Alemania): Johann Friederich Petersen, 1755). En las páginas 2-3, Kant reconoció su deuda con Thomas Wright: "Dem Herrn Wright von Durham, einen Engeländer, war es vorbehalten, einen glücklichen Schritt zu einer Bemerkung zu thun, welche von ihm selber zu keiner gar zu tüchtigen Absicht se gebraucht scheinet, und deren nützliche Anwendung er nicht genugsam beobachtet hat. Er betrachtete die Fixsterne nicht als ein ungeordnetes und ohne Absicht zerstreutes Gewimmel, sondern er fand eine systematische Verfassung im Ganzen, und eine allgemeine ein geordneh . " (Para el señor Wright de Durham, un inglés, estaba reservado dar un paso feliz hacia una observación que le parecía, a él y a nadie más, necesaria para una idea inteligente, cuya explotación no ha hecho. Estudió suficientemente. Consideró las estrellas fijas no como un enjambre desorganizado que se dispersó sin un diseño; más bien, encontró una forma sistemática en el todo, y una relación general entre estas estrellas y el plano principal del espacio que ocupan.)
  230. ↑ Kant (1755), páginas xxxiii-xxxvi del Prefacio (Vorrede): Archivado el 20 de noviembre de 2016 en la Wayback Machine "Ich betrachtete die Art neblichter Sterne, deren Herr von Maupertuis in der Abhandlung von der Figur der Gestirne gedenket, und die die Figur von mehr oder weniger offenen Ellipsen vorstellen, und versicherte mich leicht, daß sie nichts anders als eine Häufung vieler Fixsterne seyn können. , müste geordnet seyn, weil sonst ihre freye Stellungen gegen einander, wohl irreguläre Gestalten, aber nicht abgemessene Figuren vorstellen würden. sie nicht zirkelrunde, sondern elliptische Figuren abbilden, und daß sie wegen ihres blassen Lichts unbegreiflich weit von uns abstehen ". (Consideré el tipo de estrellas nebulosas, que el señor de Maupertuis consideró en su tratado sobre la forma de las estrellas, y que presentan las figuras de elipses más o menos abiertas, y me aseguré de buena gana que no podían ser más que un cúmulo de estrellas fijas. El hecho de que estas figuras siempre se midieran alrededor me informó que aquí una inconcebible cantidad de estrellas, [que estaban agrupadas] alrededor de un centro común, deben estar ordenadas, porque de lo contrario sus posiciones libres entre sí probablemente presentarían formas irregulares, figuras no mensurables. También me di cuenta: que en el sistema en el que se encuentran atados, deben estar restringidas principalmente a un plano, porque no muestran figuras circulares, sino elípticas, y que debido a su tenue luz, están ubicadas inconcebiblemente lejos de nosotros.)
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    En la traducción al inglés - Alexander von Humboldt con EC Otté , trad., Cosmos ... (Ciudad de Nueva York: Harper & Brothers, 1897), vols. 3-5. ver p. 147 Archivado el 6 de noviembre de 2018 en Wayback Machine .
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  • Vía Láctea - Mapa 3D
  • Vía Láctea - Galaxia completa (arriba y abajo) en una imagen
  • Vía Láctea - Mapa del plano básico - Incluye brazos espirales y espuela de Orión
  • Vía Láctea - encuesta IRAS (infrarrojos) - wikisky.org
  • Vía Láctea - encuesta H-Alpha - wikisky.org
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  • Vía Láctea - sitio web de SEDS Messier
  • Vía Láctea - Imágenes infrarrojas
  • Vía Láctea - Mosaico del plano galáctico (19 de marzo de 2021)
  • Video de la Vía Láctea (02:37) - Imagen del telescopio IR VISTA (24 de octubre de 2012)
  • Video de la Vía Láctea (06:37) - en RealTime (Oregón; 17 de septiembre de 2016)
  • All-Sky Map - Radiación CMB ( Planck ; estudio de un año)