El corazón de la Vía Láctea es mucho más complicado que Sagitario A*, el agujero negro supermasivo situado en su centro. A su alrededor existen un compacto cúmulo estelar nuclear y un disco estelar nuclear mucho más extenso, dos estructuras cuyo origen y relación todavía no están completamente resueltos.
Ahora, una simulación hidrodinámica de alta resolución aporta una posible explicación: ambas podrían ser partes de un mismo proceso evolutivo y crecer alimentadas por el mismo flujo de gas. El trabajo forma parte del proyecto SMUGGLE-Ring y ha sido publicado en Astronomy & Astrophysics.
Hay, eso sí, un matiz importante: los científicos no recrearon directamente la historia exacta de nuestra galaxia, sino una galaxia barrada con una masa y propiedades similares a la Vía Láctea.
Una simulación siguió la galaxia durante 4.000 millones de años
El equipo construyó un modelo que incluye estrellas, gas, formación estelar, retroalimentación de las estrellas y un halo de materia oscura dinámico.
La simulación evolucionó durante 4.000 millones de años. Aproximadamente 1.000 millones de años después de comenzar, apareció de manera natural una barra estelar que terminó alcanzando unos 5 kilopársecs de longitud, comparable en escala con la barra de la Vía Láctea.
A partir de ese momento ocurrió lo fundamental.
La barra comenzó a modificar las órbitas del gas y a canalizarlo desde regiones exteriores hacia el centro. SungWon Kwak, autor principal del estudio, compara el mecanismo con una “cinta transportadora cósmica” que mantiene alimentadas las regiones nucleares.
El cúmulo y el disco podrían crecer juntos
Tradicionalmente, el cúmulo estelar nuclear y el disco estelar nuclear se han estudiado como estructuras diferentes. Las observaciones de otras galaxias tampoco muestran una relación sencilla entre sus masas y tamaños.
La simulación propone otra posibilidad.
Cuando el gas llega a la región central empieza a formar estrellas. El disco estelar nuclear crece progresivamente de dentro hacia fuera, mientras en la región más interna también aumenta el cúmulo estelar nuclear. Durante buena parte de la simulación ambos presentan historias de crecimiento y formación estelar similares.
La retroalimentación de las estrellas también desempeña un papel inesperado. Explosiones y otros procesos energéticos generan ondas de choque que redistribuyen el gas, empujando parte del material desde el borde del disco nuclear nuevamente hacia regiones interiores y provocando nuevos episodios de formación estelar.
Una enorme agrupación de estrellas cambió el núcleo de golpe
El crecimiento tampoco fue completamente tranquilo.
En la simulación, un cúmulo con aproximadamente 30 millones de masas solares quedó atrapado por la dinámica de la barra, cayó hacia el centro y terminó fusionándose con el cúmulo estelar nuclear. El evento modificó rápidamente tanto su masa como su tamaño.
Esto podría ayudar a explicar por qué galaxias con historias inicialmente parecidas terminan mostrando núcleos muy diferentes: las fusiones de cúmulos pueden alterar bruscamente una estructura que hasta entonces evolucionaba de manera gradual.
La materia oscura fue una pieza importante de la simulación
El modelo también introduce una mejora crucial respecto de algunos trabajos anteriores.
En lugar de representar el halo de materia oscura mediante un campo gravitatorio fijo, los investigadores utilizaron partículas de materia oscura capaces de responder dinámicamente a la evolución de la galaxia. Esta interacción permitió que la barra surgiera, creciera y cambiara de forma natural con el tiempo.
El resultado no resuelve definitivamente cómo se formó el centro real de la Vía Láctea. Pero muestra que no hace falta imaginar al cúmulo nuclear y al disco nuclear como dos estructuras completamente independientes.
Una misma barra galáctica puede alimentar a ambos durante miles de millones de años, mientras la formación de estrellas, la materia oscura y ocasionales fusiones van esculpiendo el corazón de la galaxia que observamos hoy.
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