Científicos construyeron una galaxia virtual del tamaño de la Vía Láctea y la dejaron evolucionar durante 4 mil millones de años para descubrir cómo comenzó a formarse su centro

Recrear una galaxia completa y observar cómo cambia durante miles de millones de años es uno de los recursos que tienen los astrónomos para estudiar procesos que no pueden seguirse directamente en el espacio. Con ese objetivo, un equipo internacional desarrolló una simulación de alta resolución de una galaxia con una masa similar a la Vía Láctea y permitió que evolucionara durante 4 mil millones de años.

Según información del Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam (AIP), el modelo forma parte del proyecto SMUGGLE-Ring y permitió observar cómo aparecieron de manera natural distintas estructuras en la región central. El resultado más importante fue que una barra de estrellas comenzó a conducir gas hacia el interior de la galaxia y contribuyó a formar dos componentes que crecieron de manera relacionada: un disco estelar nuclear y un cúmulo estelar nuclear.

La investigación fue desarrollada por científicos de distintas instituciones y sus resultados se publicaron en la revista Astronomy & Astrophysics, en el artículo titulado SMUGGLE-Ring: Evolutionary link between nuclear star cluster and nuclear disk.

Una barra de estrellas comenzó a transportar material hacia el centro

En la simulación, la galaxia no comenzó con una barra impuesta artificialmente para provocar el resultado. Esta estructura apareció por su propia evolución, aproximadamente durante los primeros mil millones de años.

Con el paso del tiempo, la barra se hizo más larga y alcanzó cerca de cinco kilopársecs, equivalentes a unos 16 mil años luz. Su gravedad modificó el movimiento del gas en el disco galáctico y lo condujo hacia las regiones interiores.

Este proceso es importante porque el gas funciona como materia prima para formar estrellas. Al acumularse en la zona central, permitió que surgieran dos estructuras diferentes, pero relacionadas entre sí.

Una de ellas es el disco estelar nuclear, una concentración de estrellas que conserva un movimiento organizado alrededor del centro. La otra es el cúmulo estelar nuclear, una agrupación mucho más compacta de estrellas que ocupa la región más interna.

Los investigadores observaron que ambas estructuras compartieron una historia de crecimiento y formación estelar. Esto aporta evidencia a la idea de que no necesariamente se desarrollan mediante procesos independientes.

Las estrellas también modificaron la evolución del centro

La formación de estrellas no fue el único proceso que intervino. Las estrellas jóvenes y las que llegaron al final de su vida modificaron el gas que las rodeaba mediante la energía que liberan, lo que produjo choques y nuevas etapas de formación estelar.

De acuerdo con el AIP, estos episodios ayudaron a regular el tamaño del disco de gas nuclear y favorecieron que parte del material de sus bordes se desplazara hacia la región del cúmulo central.

La simulación también registró un acontecimiento particular. Durante su evolución se formaron alrededor de 200 cúmulos estelares con masas superiores a 100 mil veces la del Sol. Uno de ellos llegó a reunir aproximadamente 30 millones de masas solares.

La gravedad de la barra influyó en su trayectoria y el cúmulo fue perdiendo energía orbital hasta acercarse cada vez más al centro. Alrededor de los 2 mil 100 millones de años de evolución simulada, terminó fusionándose con el cúmulo estelar nuclear.

Su llegada provocó un aumento repentino en la masa y el tamaño de esa región. El episodio mostró que el centro de una galaxia puede crecer tanto con estrellas que nacen en sus alrededores como con agrupaciones estelares que llegan desde zonas más externas.

¿La Vía Láctea se formó exactamente de esa manera?

El resultado ofrece una explicación posible sobre cómo pueden desarrollarse las estructuras que rodean el centro de una galaxia, pero no significa que los científicos hayan reconstruido con exactitud la historia de la Vía Láctea.

Se trata de un modelo computacional de una galaxia con una masa comparable a la nuestra, construido con condiciones físicas específicas para estudiar su evolución. La simulación permite observar mecanismos que después pueden compararse con las características de galaxias reales.

Uno de los aportes del trabajo es mostrar una conexión evolutiva entre el disco estelar nuclear y el cúmulo estelar nuclear. Antes, estas estructuras se estudiaban como componentes que podían tener procesos de formación distintos; el modelo ofrece un escenario en el que ambas reciben material de una misma fuente y crecen de forma relacionada.

Así, la galaxia virtual permitió seguir durante miles de millones de años cómo una estructura de gran escala puede influir en una región diminuta en comparación con el tamaño total de la galaxia. La barra estelar no construyó el centro de manera directa, pero funcionó como un mecanismo para transportar el material que hizo posible su desarrollo.