Así se ha construido el mapa de hidrógeno más detallado de la Vía Láctea

El hidrógeno es el elemento químico más básico y más abundante del universo. El 90% de los átomos del Sol son de hidrógeno. El 60% de los átomos que componen a los seres humanos son de hidrógeno. El hidrógeno es la materia prima para formar estrellas. Sin hidrógeno no hay vida. Entender su proceso de transformación, su estructura y su funcionamiento es uno de los principales desafíos de la astronomía actual.

El astrofísico colombiano Juan Diego Soler, investigador del Instituto Max Planck de Alemania, lidera un grupo de científicos que acaba de construir el mapa de hidrógeno atómico más detallado de la Vía Láctea. Su hallazgo, publicado Astronomy & Astrophysics (A&A), revela procesos hasta ahora desconocidos de la historia de nuestra galaxia.

Soler cuenta por teléfono que el trabajo consistió en observar la luz que emite el hidrógeno atómico a través de una red de 28 telescopios ubicados en Nuevo México, EE UU, con el fin de entender cómo está organizado y cuál es el proceso que lleva a este elemento químico, que surgió aproximadamente tres minutos después de la explosión del Big Bang, a formar, por ejemplo, una estrella como el Sol.

“El resultado más importante del trabajo es haber encontrado una compleja red de filamentos de hidrógeno gaseoso que es una reliquia del pasado de la galaxia, y descubrir así que la estructura de este elemento guarda un remanente de antiguas explosiones de estrellas", dice Soler. Y continúa: "Es como si hubiéramos encontrado un fósil de la muerte de estrellas, y ese fósil fuera a la vez la materia prima para formar estrellas nuevas. La historia de la vía láctea está escrita en el hidrógeno atómico”.

"Es como si hubiéramos encontrado un fósil de la muerte de estrellas, y ese fósil fuera a la vez la materia prima para formar estrellas nuevas. La historia de la vía láctea está escrita en el hidrógeno atómico”

Soler explica que lo observado es “la cabeza y la cola de la serpiente; el principio y el fin del ciclo de las estrellas a través del hidrógeno”. Las nubes de hidrógeno analizadas por los científicos son, al mismo tiempo, los restos de las estrellas muertas y la materia prima para crear nuevos astros. De acuerdo con el investigador, el hidrógeno se acumula, se enfría, colapsa, forma una estrella y cuando esa estrella se muere, expide de nuevo ese hidrógeno a sus alrededores para que otra vez se enfríe, colapse, forme una estrella más, muera y así sucesivamente.

Según Soler, nuestro Sol no es una estrella que haya sido creada desde el Big Bang, sino que es el resultado de varias generaciones de estrellas que existieron antes, al menos seis generaciones previas. “El hecho de que en la Tierra haya oro, platino o níquel significa que somos producto de explosiones de otras estrellas. Esos elementos solo se forman cuando se mueren estrellas muy grandes. La estructura del hidrógeno que observamos en este trabajo comprueba lo mismo”.

Los investigadores esperan que este hallazgo ayude a entender por qué no se están formando tantas estrellas en la Vía Láctea como se esperaría que se formaran. “Si se cuenta todo el gas que hay en nuestra galaxia, se deberían formar al menos 100 estrellas por año, pero se está formando solo una. El proceso de transformación de hidrógeno en estrellas es ineficiente”, concluye Soler.

Yuan Wang, responsable del procesamiento de los datos de la investigación, afirma que utilizaron la famosa línea espectral de hidrógeno, declarada patrimonio inmaterial de la humanidad y situada en una longitud de onda de 21 cm, para observar el brillo del hidrógeno. “Estos datos también proporcionan la velocidad del gas en la dirección de la observación. Combinados con un modelo de cómo gira el gas en el disco de la Vía Láctea alrededor de su centro, podemos incluso inferir las distancias”, explica Wang sobre uno de los métodos que utilizaron para determinar la estructura general de la Vía Láctea.

Los arqueólogos reconstituyen las civilizaciones a partir de las ruinas de las ciudades. Los paleontólogos reconstruyen antiguos ecosistemas a partir de huesos de dinosaurios. Nosotros reconstruimos la historia de la Vía Láctea utilizando las nubes de hidrógeno

Para los investigadores, los resultados y las herramientas de análisis de este estudio ofrecen un nuevo vínculo entre las observaciones y los procesos físicos que conducen a la acumulación de gas que precede a la formación de nuevas estrellas en la Vía Láctea y en otras galaxias. “Las galaxias son sistemas dinámicos complejos y es difícil obtener nuevas pistas. Los arqueólogos reconstituyen las civilizaciones a partir de las ruinas de las ciudades. Los paleontólogos reconstruyen antiguos ecosistemas a partir de huesos de dinosaurios. Nosotros reconstruimos la historia de la Vía Láctea utilizando las nubes de hidrógeno”, concluye Soler.

Filamento Magdalena

Dentro del mapa de hidrógeno, los investigadores del Max Planck encontraron el objeto celeste más largo del que se tiene registro. El filamento Magdalena, nombrado así en honor al río que atraviesa de norte a sur a Colombia, es un carril de hidrógeno que tiene 3.000 años luz de longitud. “Es casi 10 veces más lejos que la estrella polar. Es larguísimo. El mayor objeto coherente de la galaxia. No son pedacitos independientes, sino una sola estructura compacta”, dice Soler.

Para identificar a Magdalena, los astrónomos utilizaron un algoritmo básico de reconocimiento de patrones que descubre estructuras elongadas presentes en la tierra como caminos o ríos. Soler explica que Magdalena está ubicada debajo de nuestra galaxia y no en el mismo plano. “Esto es muy raro, no se había visto algo así antes y no sabemos por qué ocurre”, reconoce el astrónomo. Y agrega: “La Vía Láctea no es plana, tiene una forma similar a la de una papa frita, con un pedazo al borde que se levanta hacia arriba. Resulta que Magdalena está debajo de ese pedazo, en el mismo diámetro de la galaxia, pero en otro plano".

Soler insiste en que la pregunta ahora es para los físicos teóricos “¿Cómo es que un objeto que debe ser paralelo a la galaxia termina debajo de ella? Sabemos que todo el tiempo está lloviendo hidrógeno verticalmente en la galaxia, eso es lo normal, pero lo que nosotros observamos en el filamento Magdalena es que en lugar de ver llover hacia abajo, se ve llover hacía los lados, de forma horizontal”.

Soler explica que lo observado en esos telescopios es el borde del conocimiento humano. “Cada vez que se produce una de estas imágenes uno ve algo que nadie ha visto jamás que nos ayuda a entender como funciona el complejo esquema de nuestro universo”.

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