Los astrónomos han descubierto más de 200 estrellas variables distantes conocidas como estrellas RR Lyrae en el halo estelar de la Vía Láctea. La más distante de estas estrellas está a más de un millón de años luz de la Tierra, casi la mitad de la distancia a nuestra galaxia vecina, Andrómeda, que está a unos 2,5 millones de años luz.
Las pulsaciones y el brillo característicos de las estrellas RR Lyrae las convierten en excelentes «velas estándar» para medir distancias galácticas. Estas nuevas observaciones permitieron a los investigadores rastrear los límites exteriores del halo de la Vía Láctea.
«Este estudio está redefiniendo lo que constituye los límites exteriores de nuestra galaxia», dijo Raja GuhaThakurta, profesor y presidente de astronomía y astrofísica en UC Santa Cruz. «Nuestra galaxia y Andrómeda son tan grandes que apenas hay espacio entre las dos galaxias».
GuhaThakurta explicó que el componente del halo estelar de nuestra galaxia es mucho más grande que el disco, que tiene unos 100.000 años luz de diámetro. Nuestro sistema solar reside en uno de los brazos espirales del disco. En el medio del disco hay una protuberancia central y, a su alrededor, está el halo, que contiene las estrellas más antiguas de la galaxia y se extiende cientos de miles de años luz en todas direcciones.
«El halo es la parte más difícil de estudiar porque los límites exteriores están muy lejos», dijo GuhaThakurta. «Las estrellas son muy escasas en comparación con las altas densidades estelares del disco y la protuberancia, pero el halo está dominado por materia oscura y en realidad contiene la mayor parte de la masa de la galaxia».
Yuting Feng, estudiante de doctorado que trabaja con GuhaThakurta en UCSC, dirigió el nuevo estudio y presentará sus hallazgos en dos charlas en la reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Seattle el 9 y 11 de enero.
Según Feng, estudios de modelado previos habían calculado que el halo estelar debería extenderse a alrededor de 300 kiloparsecs o 1 millón de años luz desde el centro galáctico. (Los astrónomos miden las distancias galácticas en kiloparsecs; un kiloparsec equivale a 3.260 años luz). Las 208 estrellas RR Lyrae detectadas por Feng y sus colegas tenían una distancia de entre 20 y 320 kiloparsecs.
«Pudimos usar estas estrellas variables como rastreadores confiables para precisar las distancias», dijo Feng. «Nuestras observaciones confirman las estimaciones teóricas del tamaño del halo, por lo que es un resultado importante».
Los hallazgos se basan en datos de la Encuesta de cúmulos de Virgo de próxima generación (NGVS), un programa que utiliza el Telescopio Canadá-Francia-Hawái (CFHT) para estudiar un cúmulo de galaxias mucho más allá de la Vía Láctea. La encuesta no fue diseñada para detectar estrellas RR Lyrae, por lo que los investigadores tuvieron que sacarlas del conjunto de datos. El cúmulo de Virgo es un gran cúmulo de galaxias que incluye la galaxia elíptica gigante M87.
«Para obtener una exposición profunda de M87 y las galaxias a su alrededor, el telescopio también capturó las estrellas de primer plano en el mismo campo, por lo que los datos que usamos son una especie de subproducto de esa encuesta», explicó Feng.
Según GuhaThakurta, la excelente calidad de los datos NGVS permitió al equipo obtener la caracterización más confiable y precisa de RR Lyrae a estas distancias. RR Lyrae son estrellas viejas con propiedades físicas muy específicas que las hacen expandirse y contraerse en un ciclo que se repite regularmente.
«La forma en que varía su brillo se parece a un electrocardiograma, son como los latidos del corazón de la galaxia, por lo que el brillo aumenta rápidamente y disminuye lentamente, y el ciclo se repite perfectamente con esta forma tan característica», dijo GuhaThakurta. “Además, si mides su brillo promedio, es el mismo de estrella a estrella. Esta combinación es fantástica para estudiar la estructura de la galaxia”.
El cielo está lleno de estrellas, algunas más brillantes que otras, pero una estrella puede verse brillante porque es muy luminosa o porque está muy cerca, y puede ser difícil notar la diferencia. Los astrónomos pueden identificar una estrella RR Lyrae a partir de sus pulsaciones características y luego usar su brillo observado para calcular qué tan lejos está. Sin embargo, los procedimientos no son simples. Los objetos más distantes, como los cuásares, pueden hacerse pasar por estrellas RR Lyrae.
«Solo los astrónomos saben lo doloroso que es obtener trazadores confiables de estas distancias», dijo Feng. «Esta muestra robusta de estrellas RR Lyrae distantes nos brinda una herramienta muy poderosa para estudiar el halo y probar nuestros modelos actuales del tamaño y la masa de nuestra galaxia».
Este estudio se basa en observaciones obtenidas con MegaPrime/MegaCam, un proyecto conjunto de CFHT y CEA/IRFU, en el Telescopio Canadá-Francia-Hawaii (CFHT), operado por el Consejo Nacional de Investigación (NRC) de Canadá, el Institut National des Sciences de l’Univers del Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) de Francia, y la Universidad de Hawai.
