El tercer cuadrante de la Vía Láctea y algo más sobre nuestra galaxia.

El Dr. Gustavo Baume, investigador de la Facultad de Cs. Astronómicas y
Geofísicas fue uno de los conferencistas invitados a exponer ante el
público de la 49º Reunión de la Asociación de Astronomía Argentina que se
reuniera en la ciudad de Capilla del Monte hace unos días; su charla trató
sobre "El tercer cuadrante de la Vía Láctea".
Vía Boletin 184 (Noticias del Observatorio de La Plata)

Al inicio el Dr. Baume esbozó una línea cronológica acerca de las ideas de
la forma y estructura nuestra Galaxia, la Vía Láctea. En este sentido
comentó que:

"...Galileo Galilei fue quién, a principios del siglo XVII por primera vez
observó la Vía Láctea con un telescopio dando la primer evidencia
científica de que el aparente "fluido blanquecino" consistía en una
miríada de estrellas reconociéndose entonces que el Sol formaba parte de
un sistema estelar.

Más adelante, a fines del siglo XVIII, William Herschel trata de describir
a la galaxia de un modo mejor, haciendo un estudio sistemático a partir de
recuentos estelares. Él suponía que todas las estrellas poseían el mismo
brillo (intrínseco), que no existía la absorción interestelar y que su
telescopio le permitía ver hasta los confines de la galaxia. En realidad
él sabía que sus suposiciones no eran del todo ciertas pero igual las
tomaba como una buena aproximación a la realidad. El modelo resultante
tenía al Sol localizado prácticamente en el centro de la Vía Láctea...

...Este modelo de la Galaxia sobrevivió bastante tiempo, e incluso a
principios del siglo XX Kapteyn rehace un estudio similar llegando también
a un modelo similar al de Herschel aunque el Sol no estaba tan en el
centro como antes, pero aún en una posición bastante cercana. Sin embargo,
esa no era la única opinión que existía en ese entonces; Sharpley estaba
estudiando los cúmulos globulares y partir de su distribución en función
de la longitud galáctica (definida para esa época), él encuentra que hay
un pico de densidad de cúmulos globulares que en la longitud galáctica de
320°, entonces deduce que el Sol no se encontraría en el centro de la Vía
Láctea sino que está a unos 15 kpc del centro galáctico. Es de notar que
en este estudio de Sharpley tampoco consideraba los efectos de la
absorción interestelar pero, dado que estudiaba los cúmulos que estaban
afuera del plano de la Galaxia, el efecto de no considerarla era menos
notable para el resultado. Obviamente había dos posiciones: una en que el
Sol estaba casi en el centro y otra en que estaba a 15 kpc del centro.

Por otro lado estaban los estudios cinemáticos de Kapteyn que revelaron la
presencia de distintas corrientes estelares. Mas tarde, estas corrientes
estelares fueron interpretadas como varios sub-sistemas de la Vía Láctea.
Si se suponía que cada uno de ellos poseía simetría rotacional alrededor
de un eje común, eso llevaba a la conclusión de que el Sol se hallaba
fuera del centro de la Galaxia a unos 6 kpc, o sea una medida intermedia
entre las otras dos. Ahora bien, cuando en los conteos estelares y en la
distribución de cúmulos globulares, se incluye la absorción interestelar,
todas las conclusiones de la época concuerdan en que el Sol se encontraría
a unos 6 kpc del centro de la Galaxia. En realidad esa medida fue mejorada
a la que conocemos actualmente de unos 8, 8.5 kpc del centro."
"...Entonces, ¿cómo es más o menos nuestra visión de la structura de
nuestra Galaxia que tenemos hoy en día?

La estructura general, aceptada, de la Vía Láctea, consiste en:

a)un disco fino de población muy joven de unos 120 pc de espesor como
una escala de altura, un disco medio con una escala algo mayor (unos 330
pc) y un disco grueso con una escala de unos 580-780 pc, con poblaciones
asociadas cada vez más viejas. "Se supone" además que dentro del disco
existe una estructura de brazos espirales.
Después les voy a decir por qué "se supone"...

b)Por otro lado tenemos el "halo" que sería una estructura más o menos
esférica, con una medida de unos 40 kpc de radio y si se considera el
"dark" halo sería unos 180 kpc aunque esta última medida es un poco
incierta, depende del autor que uno considere, y

c)Finalmente, tenemos el "bulge" de población vieja de unos 4 kpc en el
centro de la Galaxia.

Obviamente que la imagen de nuestra galaxia surge también de compararla
con otras galaxias, entonces si nuestra galaxia es parecida a esta otra
galaxia.. bueno también tiene que tener brazos espirales y yo creo que a
nadie se le hubiese ocurrido creer que nuestra Galaxia tuviera brazos
espirales si no se hubiese observado brazos en otras galaxias. Y vamos a
ver por qué..."

"...Considerando que en otras galaxias hay brazos espirales uno trata de
encontrarlos en nuestra Galaxia buscando objetos jóvenes, objetos muy
luminosos, y objetos que tengan magnitudes absolutas precisas de manera
que uno los pueda calibrar bien en distancia. Los objetos que cumplen más
o menos todas esas condiciones son las regiones HII, las asociaciones OB,
los cúmulos galácticos jóvenes (ahí entramos nosotros) y estrellas
cefeidas y cierto tipo de súper gigantes. Con respecto a las regiones HII,
uno de los primeros estudios temáticos y completos lo hacen Morgan y
colaboradores a principios del los años ´50. Ellos recopilan la posición
de unas treinta regiones HII y tratan de describir cómo sería la
estructura espiral conocida para ese entonces. Paralelamente hay estudios
en estrellas OB que también trazarían brazos espirales. Como resultado, al
menos en los alrededores del Sol, la galaxia tendría tres brazos:
Sagitario, Orión y Perseo. Ahora bien, para ese entonces también empiezan
a utilizar observaciones en radio de hidrógeno neutro (HI) y las zonas de
mayor densidad HI de también podrían definir la estructura espiral de la
galaxia y ya para esa época se pueden mapear aproximadamente en los
alrededores del Sol cómo es la estructura de la galaxia y los brazos que
se encuentran son levemente diferentes a los anteriores y se los
identifica como: Sagitarius, Cygnus-Carina y Perseo. El brazo de Orion
aparecería solo como una ramificación del brazo de Cygnus-Carina, además
habría otra ramificación muy pequeña desde este brazo hacia el centro de
la Galaxia..."

"...Analizando ahora estudios más modernos donde se mapean todas las
regiones de formación estelar en el plano de la Galaxia (más observaciones
Halfa y observaciones de CO), se puede destacar como trabajo más relevante
en la actualidad (por lo menos en el óptico) al hecho por Russeil en el
2003. Este trabajo muestra que la Galaxia tendría probablemente cuatro
brazos aunque este autor admite que podrían ser dos o ser tres brazos.
Considerando cuatro brazos entonces estarían: Scuttum-Crux,
Sagittarius-Carina, Perseo y Norma-Cygnus. Orión sigue apareciendo como
una ramificación de Sagitarius-Carina.

Ahora, si vemos cómo es la estructura en radio, realizada por Nakanishi y
Sofue en el 2003 parecería que la estructura es de tres brazos más que de
cuatro. Por otro lado si uno hace un corte vertical de la Galaxia, se
confirma algo que ya se sabía, y es que el plano de la Galaxia en realidad
no es plano sino que tiene un "warp", o sea se dobla."

"En cuanto al halo, la teoría clásica aceptada para su origen es que es un
vestigio del colapso que dio origen a la galaxia, ahora bien, actualmente
hay evidencia suficiente de que el origen, al menos parte del halo, ha
sido debido a la acreción de pequeñas galaxias satélites a nuestra
galaxia. Esto ha sido encontrado en simulaciones realizadas por distintos
investigadores y confirmado por varias observaciones (conteos estelares y
estudios cinemáticos de grupos estelares en el halo)."

El Dr. Baume agregó que:

"Como puntos relevantes hasta este momento uno puede destacar que:
a)la absorción interestelar es un factor importante y tiene que ser
tomada en cuenta de la forma correcta
b)el trazado de los brazos espirales no es totalmente claro, un modelo
de dos, tres o cuatro brazos, parece que ajusta, y además existe el "warp"
en la galaxia, al menos en radio.
c)se encuentra bien evidenciado que existen galaxias enanas en el halo"

"...El primero y segundo cuadrante de la galaxia fueron bastante bien
observados ya que ellos son visible preferentemente desde el hemisferio
norte, en cambio el tercero y el cuarto lo son desde el hemisferio sur.
Sin embargo, el tercer cuadrante fue dejado un poco de lado. En el cuarto
tenemos el centro de la Galaxia, tenemos la región de Carina que es muy
atractiva y además las Nubes de Magallanes que si bien no están en el
plano, se llevan toda la atención. El tercero entonces, parece bastante
aburrido, estaría Orión pero esta parte también se observa desde el
hemisferio norte. Así que, en realidad cuando uno habla del tercer
cuadrante uno se refiere especialmente a las regiones de Puppis, Vela,
Canis Major y Monoceros."

El Dr. Baume explicó qué tienen que ver con todo esto los cúmulos abiertos
y entre algunas de sus funciones mencionó que sirven para ser estudiados
como tales y también como herramientas para estudiar otras cosas, por
ejemplo, poner restricciones evolutivas a estudios de estrellas
especiales, verificar modelos evolutivos, ver cómo es la historia de la
evolución estelar, estudiar la evolución química de la Galaxia o su
estructura en gran escala. Conocer cuáles son las edades de los
componentes del disco...

"...Nosotros estudiamos los cúmulos abiertos y más que todo desde el punto
de vista fotométrico, entonces ¿cuál es el efecto del material
interestelar sobre las observaciones fotométricas?"
(El Dr. Baume mostró gráficos donde se vieron ejemplos de dichas
observaciones).

"...En cuanto al tercer cuadrante se sabe que posee una estructura espiral
que es más o menos conocida, presenta el "warp" galáctico que ya
mencionamos y, como vamos a ver, tiene poblaciones estelares que son de
origen polémico.

Los estudios realizados en la zona, sobre todo en el óptico, hablan de
poblaciones estelares jóvenes que corresponderían a la extensión del brazo
de Cygnus Norma en el tercer cuadrante; otro estudio muestra estrellas
luminosas en esta dirección, y también otro que encuentra un exceso de
estrellas tempranas OB, entre las constelaciones de Vela, Pupis, Canis
Major y Monoceros. Pero estos estudios sólo cubren la parte cercana al Sol
o sea, no llegan bastante profundo, salvo en algunos casos muy
particulares."

Baume detalló estudios de distintos autores que encuentran excesos de
estrellas y dan evidencia como para decir que la existe una galaxia enana
en la costelación de Canis Major.
"...Esta sería una nueva galaxia cercana al Sol y se hallaría
interactuando con la Vía Láctea, un fenómeno muy interesante para entender
las interacciones entre galaxias... Pero no todo fue color de rosas, hubo
gente que empezó a dudar de la existencia de esta galaxia y señalan que la
sobredensidad que se encuentra en esa dirección se debería al propio
"warp" de la Vía Láctea."

"...Bueno, -continuó Baume- y ahora aparecemos nosotros con nuestros
trabajos donde combinamos estudios fotométricos de cúmulos abiertos (datos
de cerro Tololo), y lo complementamos con observaciones de nubes de CO.
Nosotros ya veníamos estudiando varios cúmulos abiertos y cuando
estudiamos algunos cúmulos abiertos en el tercer cuadrante nos encontramos
con su estructura clásica pero también vimos ese "Blue plume" que
encontraba otra gente. La diferencia es que nosotros sí utilizamos el
filtro U porque estábamos observando objetos jóvenes. Estamos de acuerdo
en que serían estrellas de secuencia principal, como decían otros, pero
serían estrellas de secuencia principal pero no de baja masa sino de tipos
espectrales B-A (más bien tempranas, no son tardías), y eso lo encontramos
en varios cúmulos del tercer cuadrante..."
"...Adicionalmente, donde se disparaban los valores de mayor exceso, era
donde se suponía estaba Canis Major..."
"...Si hacemos un diagrama más limpio, con más puntos, la distribución de
cúmulos abiertos queda de una manera (muestra gráfico) donde se supone que
pasan los brazos; entre nosotros mismos estamos discutiendo cómo ponemos
la estructura espiral de la galaxia en esta zona.
Como una primera aproximación tomamos desde dónde venían los brazos desde
el segundo cuadrante y uno puede decir cómo seguiría su trayectoria en el
tercero.

Lo más importante, más allá del trazado de los brazos, es que encontramos
es que tanto las nubes de CO y los cúmulos abiertos comparten más o menos
la misma superficie, o el mismo lugar espacial, lo cual es una
confirmación adicional, y totalmente independiente, de que estamos
hablando de población joven. El hecho de que haya nubes moleculares es un
dato adicional en ese sentido..."

Como conclusiones finales a lo que he presentado, podemos decir que:

a)Los cúmulos abiertos siguen siendo útiles, en este caso los hemos
utilizado para mapear cómo es la estructura de la galaxia en el tercer
cuadrante, además de resolver otras cuestiones de orden astrofísico; las
observaciones en el óptico y en radio producen una imagen coherente de la
estructura del tercer cuadrante en el sentido que ambas observaciones
parecen definir una misma superficie.

b)Los indicios que nosotros encontramos es que la galaxia enana de Canis
Major no sería real, no queremos decir con esto que las galaxias enanas en
el halo no existen (aún no las hemos estudiado a todas ellas...).

c)Con respecto a la absorción lo que decimos es que hay que considerar
cuidadosamente el uso de los mapas de SDF

d)La estructura del tercer cuadrante es bastante complicada y queda
trabajo todavía para estudiarla de manera más precisa.

Finalmente se puede decir que la idea que tenemos de la galaxia ha
cambiado bastante como hemos visto desde aquelos mitos hasta ahora."

El Dr. Baume pertenece al "Grupo de Astrofísica de Cúmulos Abiertos
(FCAGLP-UNLP - IALP-CONICET)".

Links relacionados:

http://www.fcaglp.unlp.edu.ar/~gbaume/cumulos
http://www.aaa49.oac.uncor.edu/
http://www.astronomiaargentina.org.ar/