Si pudiéramos observar la Vía Láctea poco después del nacimiento del universo, probablemente no reconoceríamos nuestro hogar.
En lugar de un enorme disco espiral con cientos de miles de millones de estrellas, encontraríamos una región ocupada por miles de pequeños sistemas que evolucionaban, formaban estrellas, intercambiaban gas y se fusionaban continuamente.
Ese es el escenario que muestran las nuevas simulaciones del proyecto MEGATRON.
Miles de pequeñas piezas antes de una gran galaxia
El equipo simuló una región del universo destinada a convertirse, miles de millones de años después, en una galaxia con una masa similar a la Vía Láctea.
El cálculo comienza aproximadamente 180 millones de años después del Big Bang y sigue unos 2.000 millones de años de evolución cósmica.
En ese periodo aparecen miles de pequeños sistemas progenitores. Algunos producían estrellas a gran velocidad. Otros contenían principalmente gas y algunos podían estar dominados por restos de generaciones estelares anteriores, como estrellas muertas o agujeros negros.
Con el tiempo, estos sistemas comenzaron a fusionarse y alimentar una estructura central cada vez mayor.
Una simulación que puede compararse con el James Webb
MEGATRON incorpora gravedad, formación estelar, química, radiación y evolución del gas con un nivel de detalle especialmente alto.
Los investigadores generaron además más de 175.000 espectros simulados de galaxias primitivas. Esto permite comparar directamente lo que produce el modelo con las galaxias reales observadas por el Telescopio Espacial James Webb. Según los investigadores, buena parte de la diversidad espectral registrada por el Webb en el universo temprano aparece de manera natural en las simulaciones.
No todas las primeras galaxias tenían estrellas
Uno de los resultados más curiosos es que algunos sistemas simulados podían aparecer como estructuras de gas sin una población estelar activa. Otros habían experimentado intensos episodios de formación estelar y después quedaban prácticamente apagados. La imagen resultante del universo temprano está lejos de ser uniforme: se trata de una red cambiante de objetos en diferentes etapas evolutivas.
Las fusiones y las inestabilidades podían además desencadenar grandes estallidos de formación de estrellas.
Las primeras estrellas dejaron una huella de hierro
MEGATRON también ofrece una posible explicación para una extraña propiedad de las galaxias enanas extremadamente pequeñas.
Normalmente, cuanto menor es la masa de una galaxia, menor es también su abundancia de hierro. Pero en los sistemas más pequeños esa relación parece formar una especie de meseta.
Las simulaciones relacionan este comportamiento con las estrellas de Población III, la primera generación de estrellas del universo. Algunas habrían terminado en supernovas por inestabilidad de pares, liberando grandes cantidades de elementos pesados en pequeños halos capaces de conservar parte de ese material.
El modelo reproduce una metalicidad media cercana a [Fe/H] = -2,5 en galaxias con menos de unas 100.000 masas solares en estrellas, similar a la tendencia observada en algunas galaxias enanas actuales.
Así pudo construirse nuestra galaxia
El resultado no significa que los científicos hayan reconstruido exactamente la infancia de la Vía Láctea. MEGATRON representa una galaxia análoga dentro del modelo cosmológico actual. Pero sí ofrece una ventana extraordinariamente detallada a un proceso que los astrónomos consideran fundamental: las grandes galaxias no aparecieron completamente formadas.
Crecieron lentamente a partir de estructuras mucho menores que chocaban, se fusionaban y aportaban nuevas estrellas, gas y materia oscura.
La elegante espiral que vemos hoy pudo comenzar como un paisaje caótico formado por miles de pequeñas piezas.
