La Vía Láctea se construyó a bocados: así creció nuestra galaxia desde los albores del universo

La Vía Láctea no sería la gran galaxia espiral formada por miles de millones de estrellas que conocemos si no hubiera fagocitado a sus galaxias vecinas en más de una ocasión. Hasta ahora los científicos tenían pruebas de que estas fusiones habían ocurrido al menos en dos ocasiones a lo largo de la historia reciente del universo, sin embargo, un estudio realizado con datos del Telescopio Espacial Hubble ha visto que esta situación ha sido la tónica habitual desde los albores del universo.

Es la conclusión que sacan los científicos tras analizar nuevos datos del Hubble de la NASA y la ESA. Dichos datos proporcionan, a sus ojos, "pruebas definitivas" de que una galaxia enana se fusionó con una joven Vía Láctea cuando solo habían pasado 2.000 millones de años del Big Bang. Este hallazgo no solo logra demostrar que nuestra galaxia ha crecido a bocados, sino que también permiten reconstruir la historia nuestro vecindario galáctico durante los últimos 11.800 millones de años. Es decir, casi desde su creación, ya que la explosión que dio lugar al universo ocurrió hace 13.800 millones de años.

"Nuestro hogar es la Vía Láctea, pero no sabemos cómo se construyó nuestra casa", afirma Davide Massari, autor principal e investigador del Observatorio de Astrofísica y Ciencias Espaciales de Bolonia, en Italia. En este artículo descubrimos de dónde procedió el primer lote significativo de ladrillos: una galaxia enana a la que llamamos LKH (siglas de Low-energy-Kraken-Heracles)", añade.

Hace 11.800 años engulló una pequeña galaxia bautizada como LKH

Los resultados de este estudio, que se publican en la revista Nature Astronomy y en el que han participado investigadores de la Universidad de La Laguna (ULL) y el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), pone de manifiesto que han sido varias las ocasiones en las que la Vía Láctea ha fagocitado las estrellas de sus galaxias vecinas.

Tres periodos de voracidad

Cuando nuestra galaxia apenas tenía unos miles de millones de años de vida, era más pequeña y su tamaño se asemejaba mucho más al de las galaxias con las que chocó. También era más caótica por lo que rastrear todas las fusiones que ha sufrido es un trabajo inconmensurable. Sin embargo, sí se conocen al menos tres periodos.

La primera fusión, y quizás la más conocida, comenzó hace 6.000 años y aún continúa a día de hoy. En este caso, la Vía Láctea ha estado engullendo las miles de millones de estrellas que habitan en la galaxia enana Sagitario.

Pero es que hace 10.000 millones de años, nuestra galaxia también absorbió a otra pequeña galaxia: Gaia-Sausage-Enceladus. En ese caso, según han explicado los científicos, la fusión afectó a la estructura del disco estelar de nuestra galaxia. Entre estas dos fusiones se produjeron otras de menor envergadura.

El último de esos periodos de voracidad es el recién descubierto. Una fusión que, durante décadas ha sido objeto de intensos debates. Y es que hasta el momento, si bien las observaciones y las simulaciones sugerían la existencia de esta gran fusión, los científicos no se ponían de acuerdo con los detalles concretos del evento. Ahora, el Hubble ha descubierto pruebas definitivas de una fusión anterior que tuvo lugar hace unos 11.800 millones de años, es decir, tan solo 2.000 millones de años después del Big Bang.

¿Cómo lo descubrieron?

Para llegar a esta conclusión, el equipo analizó las observaciones del Hubble de 39 cúmulos globulares situados en los 20.000 años luz más cercanos de nuestra galaxia, donde deberían conservarse los rastros de las fusiones más antiguas. Esperaban que esta muestra contuviera tanto cúmulos globulares formados en la joven Vía Láctea como otros procedentes de la galaxia enana Gaia-Sausage-Enceladus, incorporados hace unos 10.000 millones de años.

Los científicos han analizado 39 cúmulos globulares de los 20.000 años luz más próximos

El equipo de investigación utilizó este telescopio espacial para estudiar algunos de los cúmulos globulares de la Vía Láctea: inmensas agrupaciones, más o menos esféricas, de entre decenas de miles y varios millones de estrellas. Los cúmulos globulares contienen algunas de las estrellas más antiguas de nuestra galaxia y pueden actuar como yacimientos arqueológicos cósmicos que conservan estrellas de otras galaxias que la Vía Láctea ha incorporado.

No era un trabajo fácil. Y es que cuanto más nos alejamos en la historia de la galaxia, más difícil resulta determinar qué ocurrió en ese momento.

Sin embargo, utilizando las sensibles observaciones del Hubble para determinar la edad precisa de cada cúmulo y su metalicidad asociada —la abundancia de elementos más pesados que el helio—, se pudo determinar que existía una tercera población de cúmulos globulares en las regiones internas de nuestra galaxia. El equipo descubrió que estos cúmulos son más antiguos que el grupo procedente de la fusión de Gaia-Sausage-Enceladus, pero más jóvenes que los nacidos en la Vía Láctea, independientemente de su contenido en metales.

"El Hubble está observando cúmulos globulares que nunca antes se habían estudiado, y esto nos ayudará a caracterizar los eventos de fusión que tuvieron lugar hace mucho tiempo en la historia de la Vía Láctea", afirma Fernando Aguado-Agelet, investigador de la Universidad de Vigo y la ULL, y coautor del estudio.

Una fusión independiente

Gracias a este hallazgo, los investigadores pudieron concretar que estos cúmulos proceden de una fusión independiente y aún más antigua, en la que la Vía Láctea absorbió una galaxia enana que contenía aproximadamente 500 millones de veces la masa del Sol en estrellas, lo que representaba una fracción significativa de la masa de nuestra galaxia en aquel momento. Bautizaron a esta galaxia enana como Low-energy-Kraken-Heracles, o LKH, en honor a tres artículos de investigación anteriores que defendían la idea de una fusión en las primeras etapas de la historia de nuestra galaxia.

"Gracias a la alta resolución y profundidad de las imágenes del Hubble, pudimos medir la edad y el contenido en metales de estos cúmulos con una precisión sin precedentes", afirma Chiara Zerbinati, coautora del estudio, de la Universidad de Bolonia (Italia). "Junto con las mediciones de Gaia, esto nos permitió distinguir una población de cúmulos globulares que se diferencia del resto. Se trata de los cúmulos que nacieron en LKH, y nos indican cuándo fue devorada esa galaxia por la nuestra, así como cuál era su masa", señala.

Las implicaciones del bocado

Una fusión de tal magnitud en una etapa tan temprana de la formación de la Vía Láctea tiene profundas implicaciones para la evolución de nuestra galaxia.

"No solo las estrellas nacidas en una galaxia externa pasan a formar parte de la nuestra, sino que el impacto de la fusión puede modificar la estructura de nuestra Galaxia e incluso provocar la formación de nuevas estrellas en ella", afirma Carme Gallart. "Aquí hemos demostrado que esta fusión pasada fue lo suficientemente masiva como para tener un profundo impacto en la Vía Láctea primitiva", subraya.

El equipo tiene previsto continuar su trabajo para desentrañar la historia de la Vía Láctea mediante el estudio de sus cúmulos globulares, con el objetivo de caracterizar todas las fusiones masivas que ha experimentado nuestra galaxia a lo largo de la historia cósmica.

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