Descubren el sistema estelar más diminuto conocido orbitando la Vía Láctea

Astrónomos de las universidades de Yale y Victoria han descubierto el sistema estelar más diminuto y de menor masa -apenas 60 estrellas- conocido orbitando la Vía Láctea.

Llamado Ursa Major III / UNIONS 1 (UMa3/U1), este minúsculo sistema estelar posiblemente sea uno de los más dominados por la materia oscura que se conocen.

El equipo realizó el estudio desde Hawái utilizando dos observatorios Maunakea en la isla de Hawái: el Observatorio W.M. Keck y el Telescopio Canadá-Francia-Hawái (CFHT), así como el Instituto de Astronomía Pan-STARRS (Telescopio de reconocimiento panorámico y sistema de respuesta rápida) de la Universidad de Hawai. Los hallazgos se publican en The Astrophysical Journal.

"UMa3/U1 está situada en la constelación de la Osa Mayor. Está en nuestro patio trasero cósmico, relativamente hablando, a unos 30.000 años luz del Sol", dice en un comunicado Simon Smith, estudiante de posgrado en astronomía en la Universidad de Victoria y autor principal del estudio. "La UMa3/U1 no había sido detectada hasta ahora debido a su luminosidad extremadamente baja".

Las observaciones revelan que el sistema estelar es pequeño, con sólo unas 60 estrellas que tienen más de 10.000 millones de años y que abarcan sólo 10 años luz de diámetro. UMa3/U1 tiene una masa extremadamente baja: con 16 veces la masa del Sol, es 15 veces menos masiva que la galaxia enana más débil que se sospecha.

UMa3/U1 se detectó por primera vez utilizando datos obtenidos del Encuesta Óptica del Norte del Infrarrojo Cercano Ultravioleta (UNIONS) en CFHT y Pan-STARRS.

Luego, el equipo estudió el sistema estelar con mayor detalle utilizando el espectrógrafo multiobjeto de imágenes profundas (DEIMOS) del Observatorio Keck y confirmó que UMa3/U1 es un sistema ligado gravitacionalmente, ya sea una galaxia enana o un cúmulo de estrellas.

"Hay tan pocas estrellas en UMa3/U1 que uno podría preguntarse razonablemente si se trata simplemente de una agrupación casual de estrellas similares. Keck fue fundamental al demostrar que este no es el caso", dice en un comunicado la coautora Marla Geha, profesora de astronomía y física en la Universidad de Yale. "Nuestras mediciones DEIMOS muestran claramente que todas las estrellas se mueven a través del espacio a velocidades muy similares y parecen compartir químicas similares".

"Curiosamente, un intento de dispersión de velocidades entre las estrellas del sistema puede respaldar la conclusión de que UMa3/U1 es una galaxia dominada por la materia oscura, una posibilidad tentadora que esperamos explorar con más observaciones de Keck", dice Will Cerny, estudiante graduado de la Universidad de Yale y segundo autor del estudio.

Es notable cómo estas estrellas han logrado mantenerse como un grupo muy unido. Una posible explicación es que la materia oscura puede estar manteniéndolos unidos.

"Se podría haber esperado que las duras fuerzas de marea del disco de la Vía Láctea ya hubieran destrozado el sistema, sin dejar ningún remanente observable", dice Cerny. "El hecho de que el sistema parezca intacto abre dos posibilidades igualmente interesantes. O UMa3/U1 es una pequeña galaxia estabilizada por grandes cantidades de materia oscura, o es un cúmulo de estrellas que hemos observado en un momento muy especial antes de su inminente desaparición".

Con el primer escenario, lograr la confirmación directa de UMa3/U1 como un sistema estelar satelital antiguo, débil y dominado por materia oscura sería una hazaña emocionante porque respaldaría una predicción de la teoría principal sobre el origen del universo. Bajo el modelo Lambda Cold Dark Matter (LCDM), los científicos plantean la hipótesis de que cuando galaxias como la Vía Láctea se formaron por primera vez, crearon una atracción gravitacional durante su proceso de ensamblaje que atrajo a cientos de sistemas estelares satélites que continúan orbitando galaxias en la actualidad.

La evidencia concluyente de la presencia o falta de materia oscura en UMa3/U1 es clave para determinar si el sistema estelar es una galaxia enana o un cúmulo de estrellas. Hasta que quede clara su clasificación, Ursa Major III / UNIONS 1 tiene dos nombres. Los satélites ultra débiles de la Vía Láctea generalmente reciben el nombre de la constelación en la que se descubren (en este caso, la Osa Mayor), mientras que los cúmulos de estrellas ultra débiles generalmente reciben el nombre del proyecto de estudio en el que fueron descubiertos (UNIONS).

Si bien la identidad de este sistema estelar aún es ambigua, UMa3/U1 allanan el camino para nuevas perspectivas en cosmología.

"Este descubrimiento puede desafiar nuestra comprensión de la formación de galaxias y tal vez incluso la definición de galaxia", dice Smith.