Tengo que admitirlo: te mentí.
En muchas ocasiones he explicado que nuestra galaxia es un disco plano. No es exactamente plano.
En mi defensa, no mentí per se, simplemente mentí de manera simplista. Esto es perfectamente aceptable e incluso ventajoso en ciencia. Al intentar comprender o explicar algo complejo, es útil hacerlo lo más simple posible para que las matemáticas y la física sean más fáciles de entender. Esto es como suponer inicialmente que la Tierra es una esfera perfecta o que el Sol contiene toda la masa del sistema solar. Una vez que haya establecido las ecuaciones básicas para describir el modelo simplificado, puede agregar gradualmente más complejidad, pero de una manera que mantenga el problema manejable.
Cuando miras el brillo de la Vía Láctea desde un lugar oscuro, en realidad parece plano. Y lo mismo ocurre con muchas galaxias similares y sus discos. Pero muchos de ellos, quizá incluso la mayoría, no lo son. Son curvos. Como nuestra galaxia.
Primero, una breve descripción general: el sistema de la Vía Láctea está clasificado como una galaxia de disco, con una gran colección circular de estrellas, gas y polvo de aproximadamente 120.000 años luz de diámetro. Tiene varios miles de años luz de espesor, por lo que «plano» es al menos un adjetivo apropiado para él. Hay un bulto de estrellas en el centro, y todo está rodeado por un enorme halo de estrellas y materia oscura de aproximadamente un millón de años luz de diámetro.
Esta última parte es importante.
Hace tiempo que sabemos que el disco de la Vía Láctea está deformado hacia sus bordes, curvándose hacia arriba en un lado y hacia abajo en el otro, similar al borde de un sombrero de fieltro. Sin embargo, en un estudio publicado en la revista Science en 2019, esta idea se perfeccionó significativamente. El equipo de astrónomos responsables de este trabajo utilizó datos de Gaia, una misión ya extinta de la Agencia Espacial Europea (ESA), que cartografió las posiciones, movimientos y distancias de más de mil millones de estrellas. Analizaron específicamente los datos de Gaia para aproximadamente 2.400 variables cefeidas, un tipo especial de estrella que pulsa, lo que significa que varía en tamaño y, por lo tanto, cambia de brillo. El tiempo que tarda una Cefeida en cambiar de brillo depende de su luminosidad, es decir, de la cantidad de energía que emite. Comparando la luminosidad absoluta o el brillo de una cefeida con el brillo observado (aparente) de esa estrella en nuestro cielo, se puede calcular su distancia.
Al mapear tantas cefeidas en el plano galáctico, los investigadores pudieron comprender la forma del disco de la Vía Láctea. Las distorsiones fueron particularmente evidentes: nuestra galaxia se parece un poco a un LP de vinilo dejado al sol durante demasiado tiempo (niños, pregúntenle a sus abuelos).
¿Qué causa esta deformación? Es posible que una colisión con una galaxia más pequeña pueda afectar a las estrellas del disco a través de la gravedad, de forma similar a las ondas en un estanque después de que se arroja una piedra al mismo. Pero un equipo de astrónomos que publicó los resultados de su investigación en la revista Nature Astronomy en 2023 tenía una idea completamente diferente sobre lo que se esconde en el borde de nuestra galaxia: la materia oscura.
Como dije antes, la galaxia está rodeada por un halo de estrellas y materia oscura. Aproximadamente un año antes de la publicación del citado estudio, algunos miembros del equipo, junto con otros astrónomos, descubrieron que el halo estelar no es esférico como se pensaba anteriormente. En cambio, parece alargado y un poco aplanado, un poco como una pelota de fútbol americano aplanada. También se inclina con respecto al plano de la galaxia.
Los investigadores sospecharon que el halo de materia oscura, más difuso y apenas visible, podría tener la misma forma que el halo estelar. Al modelar los efectos del halo de materia oscura, mucho más masivo (suponiendo que tuviera una estructura y orientación similar), descubrieron que esto crea un campo gravitacional que atrae el disco. Esto explicaría no sólo la forma y el tamaño de la falla, sino también su orientación en el disco. Si bien esto no es una evidencia contundente, es un argumento bastante sólido.
Sin embargo, esta no es la única razón por la que el disco de nuestra galaxia está desequilibrado. Una nueva investigación muestra que también está estriado.
Este mismo año, otro equipo de investigación utilizó datos de Gaia para estudiar 17.000 estrellas jóvenes (que normalmente se forman justo en el medio del disco galáctico) y 3.400 variables cefeidas en una región de la Vía Láctea de decenas de miles de años luz de diámetro. Descubrieron que hay una onda que sube y baja en el disco principal y también en las partes exteriores deformadas, una estructura similar a la ondulación del cartón grueso.
Es similar a una “ola de La Ola” que hacen los aficionados al deporte en el estadio, levantándose y sentándose nuevamente, creando una apariencia de ola. En nuestro caso, las estrellas de la galaxia se mueven hacia arriba y hacia abajo con respecto al plano del disco. Debido a que muchas de las estrellas medidas son jóvenes, los científicos sospechan que el gas de la galaxia a partir del cual se forman las estrellas también se mueve hacia arriba y hacia abajo. Sea lo que sea, es inherente a la estructura del disco.
Se desconoce la causa de esta onda, aunque el culpable más probable en este caso es una colisión con una galaxia más pequeña. Un posible o incluso probable culpable es la galaxia enana Sagitario, un pequeño objeto con una pequeña fracción de la masa del sistema de la Vía Láctea. Orbita nuestra galaxia en un anillo casi vertical, sumergiéndose a través del disco. En 2018, los astrónomos publicaron un artículo en la revista Nature en el que, utilizando nuevamente datos de Gaia, descubrieron movimientos ondulatorios en seis millones de estrellas a unos 10.000 años luz del Sol que eran similares a las ondas encontradas en el disco exterior. Así que podría ser que la galaxia Sagitario creara estas estructuras durante su último paso por el disco, hace varios cientos de millones de años.
Incluso el sol muestra este movimiento; Mediciones cuidadosas revelan que tiene una velocidad vertical mientras orbita el centro galáctico. Esto significa que nuestro sistema solar oscila hacia arriba y hacia abajo. Ocasionalmente se mueve a través del disco, se aleja un poco de él y luego la gravedad del disco lo atrae hacia atrás, iniciando el ciclo nuevamente. Este elemento del movimiento de nuestra estrella podría ser parte de esta onda más grande.
Así que no mentí sobre nuestro disco plano. Simplemente pasé por alto detalles que no son necesarios para una discusión de la estructura general de la galaxia. Sin embargo, vale la pena considerar estos efectos adicionales: nos dicen algo sobre la historia de nuestro sistema de la Vía Láctea y también pueden mostrar qué papel juega el sol en él.
