Simulaciones revelan cómo crecen las estructuras galácticas centrales
Por: Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam.
06 de agosto de 2026
Simulación del proyecto SMUGGLE-Ring. Crédito de la imagen: AIP/S. Kwak.
Mediante una simulación galáctica de última generación, un equipo liderado por científicos del Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam (AIP) obtuvo nuevos conocimientos sobre los procesos que dan forma a los centros galácticos del Universo y la historia de la formación de la Vía Láctea, uniendo teoría y observaciones. Comprender la formación y evolución de los centros galácticos es uno de los desafíos más fascinantes de la astrofísica.
El estudio indica que los cúmulos estelares nucleares y los discos estelares nucleares, presentes en el núcleo interno de las galaxias, no son componentes independientes, sino estrechamente vinculados que crecen juntos, alimentados por el gas canalizado hacia el interior por la barra estelar de la galaxia y moldeados aún más por la acreción de cúmulos estelares masivos. Por primera vez, la simulación revela directamente un vínculo evolutivo entre la formación de cúmulos estelares nucleares y discos estelares nucleares.
Desde el punto de vista observacional, estas dos estructuras (cúmulos estelares nucleares y discos estelares nucleares) se consideraban producto de procesos de formación independientes, y los estudios observacionales no mostraban una correlación clara entre sus masas y tamaños. Sin embargo, el proceso de formación aún no se comprende y, hasta el momento, no se han realizado simulaciones realistas. Estas estructuras galácticas solo se han observado en la Vía Láctea y en sistemas extragalácticos durante la última década.
Este antiguo misterio se ve ahora desafiado por una nueva simulación galáctica del proyecto SMUGGLE-Ring, que ofrece una perspectiva novedosa y une la teoría y las observaciones, el Dr. SungWon Kwak, investigador del AIP, y sus colaboradores demuestran, por primera vez, que una simulación hidrodinámica de alta resolución y completamente autoconsistente de una galaxia barrada similar a la Vía Láctea puede formar de forma natural tanto un cúmulo estelar nuclear como un disco estelar nuclear, y seguir su crecimiento a lo largo de miles de millones de años.
La simulación revela que la barra estelar de la galaxia desempeña un papel fundamental en este proceso. “Nuestra simulación lo logra mostrando cómo la barra galáctica actúa como una cinta transportadora cósmica, canalizando gas hacia el interior para alimentar ambas estructuras simultáneamente desde el mismo reservorio. A medida que el gas se acumula en la región central, la retroalimentación estelar de las estrellas moribundas genera ondas de choque que desencadenan repetidamente nuevos episodios de formación estelar”, explica Kwak.
Los resultados también explican por qué las observaciones han tenido dificultades para revelar una conexión clara entre los cúmulos estelares nucleares y los discos estelares nucleares. “La aparente desconexión no significa que las estrellas en sí mismas difieran fundamentalmente en edad, composición química o movimiento”, explica la Dra. Cristina Chiappini, también científica del AIP y coautora del estudio. En cambio, la simulación muestra que la relación estructural entre ambos componentes evoluciona de forma natural con el tiempo.
Durante largos periodos de crecimiento constante, las masas y tamaños relativos del cúmulo y el disco se distancian gradualmente. Como resultado, los cúmulos estelares nucleares y los discos estelares nucleares de las galaxias observadas en diferentes etapas de su evolución pueden parecer notablemente diferentes, incluso si el mecanismo de crecimiento subyacente es el mismo. La inclusión de una dinámica realista de la materia oscura en la simulación desempeña un papel crucial en este hallazgo.
“Estudios anteriores se basaban en potenciales de fondo fijos para la barra galáctica y el halo de materia oscura, pero el tratamiento dinámico realista de las estrellas y el halo de materia oscura mediante partículas vivas en nuestro modelo nos permite formar una barra realista que evoluciona con el tiempo y luego forma estructuras nucleares de forma natural. Además, nuestro modelo también muestra una 'brecha oscura' alrededor de la región de la barra, que se encuentra en muchas observaciones y se conoce como evidencia de la interacción entre las estrellas y la materia oscura impulsada por la rotación de la barra estelar”, explica el Dr. Ivan Minchev, coautor del estudio.
Fuente:
https://www.aip.de/en/news/galactic-structures-grow-together/