El disco de la Vía Láctea nació grueso y tardó 3,000 millones de años en aplanarse

La Vía Láctea no comenzó como el disco delgado y plano que vemos hoy. Las edades precisas de las estrellas alrededor del Sol muestran que el primer disco de la galaxia fue una capa gruesa y agitada de gas y estrellas jóvenes, y que se aplanó rápidamente antes de desacelerarse hasta un ritmo muy lento que aún continúa.

Esto responde una pregunta que los astrónomos han debatido durante cuatro décadas: ¿las estrellas antiguas del disco grueso de la Vía Láctea nacieron muy por encima del plano, o nacieron en un disco plano y fueron impulsadas hacia arriba más tarde por los brazos espirales, las nubes de gas y la barra galáctica? Las nuevas mediciones apuntan claramente a la primera respuesta, al menos durante la juventud de la galaxia.

El resultado procede de ChronoGal, un proyecto del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), en Tenerife, que convierte los datos del satélite Gaia de la Agencia Espacial Europea en edades estelares. Su autor principal, el investigador predoctoral del IAC David Mirabal, lo calificó como «la primera evidencia observacional clara que favorece uno de los dos modelos para la etapa temprana de la Galaxia».

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Las dos etapas son marcadamente diferentes. En la primera, la altura típica de las estrellas del disco sobre el plano medio descendió de más de 4.100 años luz a unos 1.600 años luz en aproximadamente 2.000 millones de años. Tras un punto de inflexión hace unos 10.850 millones de años, el adelgazamiento se ralentizó por un factor de alrededor de cincuenta, y las estrellas más recientes se forman ahora en una capa de unos 400 años luz de espesor.

Cómo las edades de Gaia convirtieron un debate de 40 años en una medición

Gaia ha medido las posiciones, los movimientos y el brillo de más de mil millones de estrellas, pero no asigna una edad a ninguna de ellas. ChronoGal obtiene las edades de forma estadística. El equipo construye un diagrama color-magnitud, una representación de cuán brillante y cuán azul o roja es cada estrella, y lo ajusta con estrellas sintéticas de edad y composición química conocidas procedentes de modelos de evolución estelar. La mejor combinación les indica cuántas estrellas se formaron en cada edad y metalicidad.

El método alcanza una precisión en la edad superior al 5%, lo que supone un error de unos 500 millones de años incluso para estrellas de más de 10.000 millones de años. Esa precisión lo es todo. Los estudios anteriores agrupaban las estrellas por su composición química, como sustituto de la edad, y los grupos mezclaban estrellas de edades muy diferentes, lo que difuminaba precisamente los cambios tempranos y rápidos que este equipo buscaba.

Los investigadores trabajaron en dos cilindros centrados en el Sol: uno de unos 815 años luz de radio para las estrellas en órbitas frías y planas, y otro de unos 2.450 años luz de radio para las estrellas en órbitas más calientes y más inclinadas. Dividieron ambos en ocho capas de hasta unos 3.260 años luz por encima y por debajo del plano, corrigieron por cada estrella perdida a causa del polvo o demasiado débil para Gaia, y agruparon los resultados en poblaciones que comparten una edad y una metalicidad.

Para cada población, midieron después la altura de escala, una medida estándar de hasta qué distancia sobre el plano se distribuyen sus estrellas antes de que su densidad disminuya. Al representar la altura de escala frente a la edad, obtuvieron dos líneas rectas con una pronunciada curvatura entre ambas. Un modelo ajustado a los datos situó esa curvatura hace 10.850 millones de años, con un margen de aproximadamente 130 millones de años.

Nació abultado, no fue sacudido hacia arriba

Competían dos ideas. En el modelo de calentamiento, las estrellas siempre nacen en una capa delgada y fría, y durante miles de millones de años los encuentros con nubes de gas, brazos espirales y la barra incrementan sus órbitas, de modo que las estrellas antiguas se sitúan más arriba simplemente porque han sido agitadas durante más tiempo. En el modelo de formación de arriba hacia abajo, el gas de la joven galaxia era en sí mismo turbulento y grueso, por lo que las primeras estrellas nacieron a gran altura y cada generación posterior se formó en una capa más tranquila y más delgada.

El calentamiento es lento y constante. No puede explicar fácilmente un disco que perdió más de la mitad de su espesor en unos 2.000 millones de años, especialmente en una galaxia joven que todavía estaba absorbiendo galaxias más pequeñas, lo que debería haberla mantenido caliente. La última gran colisión, con una galaxia enana conocida como Gaia-Sausage-Enceladus, ocurrió hace unos 10.000 millones de años, aproximadamente cuando terminó la fase rápida. Los autores concluyen que toda la etapa turbulenta, de arriba hacia abajo, duró unos 3.000 millones de años.

La comparación permite percibir fácilmente la escala. Las poblaciones más antiguas del estudio se extienden a mayor altura que la altura de escala habitual, en los libros de texto, del disco grueso, de unos 2.900 años luz. El Sol, nacido hace unos 4.600 millones de años, pertenece a la fase tranquila, cuando la tasa de asentamiento había descendido a aproximadamente 120 años luz por cada mil millones de años. En palabras de los autores, las estrellas más antiguas y abultadas son «un fósil estructural de la fase de ensamblaje de la Galaxia temprana».

El patrón también coincide con las simulaciones cosmológicas. Los modelos de galaxias similares a la Vía Láctea, incluidas las simulaciones FIRE-2, predicen una era temprana episódica y caótica en la que las estrellas nacen en órbitas desordenadas, seguida de un rápido colapso hacia un disco delgado en rotación. Un estudio independiente de este año fechó el momento en que la Vía Láctea comenzó a girar como un disco en hace unos 12.000 millones de años, con un amplio margen, lo que encaja con el inicio del rápido adelgazamiento.

Lo que las edades estelares no resuelven

La medición cubre únicamente el vecindario solar, unos pocos miles de años luz alrededor del Sol. La Vía Láctea tiene unos 100.000 años luz de diámetro, y los discos interno y externo pueden haberse asentado siguiendo calendarios diferentes. Las estrellas que migraron desde la galaxia interior, inusualmente ricas en metales, quedaron fuera del ajuste porque no seguirían la tendencia local.

La fase temprana rápida se apoya en pocos puntos. La incertidumbre sobre la pendiente correspondiente a las edades antiguas es grande: la tasa de asentamiento en la fase rápida podría ser aproximadamente un 45% menor o un 75% mayor que la mejor estimación. Para las dos poblaciones más antiguas, el equipo solo pudo establecer límites inferiores para la altura de escala, y algunas poblaciones de la muestra más caliente tuvieron que separarse manualmente, aunque los autores informan de la misma conclusión cuando dividen los datos de manera uniforme.

El calentamiento tampoco ha quedado descartado. Para la fase tranquila, el adelgazamiento gradual se ajusta igual de bien a ambos modelos. Las simulaciones sugieren que los dos procesos actúan conjuntamente, con el calentamiento aportando entre el 30% y el 40% del aumento total de la altura de escala con la edad. Y cada edad del estudio depende de modelos de evolución estelar, por lo que un error sistemático en esos modelos desplazaría toda la cronología.

Preguntas frecuentes sobre los discos grueso y delgado de la Vía Láctea

¿Qué es el disco grueso de la Vía Láctea?

Es una capa de estrellas más abultada y antigua que se superpone al disco delgado, donde se encuentran los brazos espirales y la mayoría de las estrellas jóvenes. Sus estrellas suelen tener más de unos 10.000 millones de años, ser más pobres en metales y estar en órbitas más inclinadas. El nuevo estudio sugiere que se formó primero, a partir de gas turbulento, en lugar de calentarse posteriormente desde el disco delgado.

¿Cómo miden los astrónomos la edad de una estrella?

Para estrellas individuales es difícil, porque el color y el brillo de una estrella cambian lentamente a lo largo de miles de millones de años. ChronoGal ajusta simultáneamente los colores y el brillo de grandes muestras de estrellas a modelos estelares, lo que proporciona edades con una precisión superior al 5% para poblaciones completas, unos 500 millones de años para las más antiguas.

¿Qué tan grueso es el disco de la Vía Láctea?

Depende de la edad de las estrellas. Las estrellas más recientes se forman en una capa cuya altura de escala es de unos 400 años luz, mientras que las poblaciones más antiguas de este estudio alcanzan más de 4.100 años luz. La propia galaxia tiene unos 100.000 años luz de diámetro, por lo que incluso el disco grueso es delgado en relación con su anchura.

¿Qué significa la formación de arriba hacia abajo?

Significa que el disco se formó de arriba hacia abajo: las primeras estrellas nacieron en una capa gruesa y turbulenta de gas, y cada generación posterior se formó en una capa más delgada y tranquila. La idea opuesta sostiene que todas las estrellas nacieron en un disco delgado y solo se desplazaron hacia arriba con el paso del tiempo.

Qué viene después

El artículo apareció en The Astrophysical Journal Letters el 16 de octubre de 2026, y el IAC anunció el resultado el 19 de octubre. ChronoGal está financiado por una Advanced Grant del European Research Council y ya ha aplicado el mismo método de Gaia a la galaxia interior y a las estrellas más antiguas del disco.

La próxima prueba llegará el 2 de diciembre de 2026, cuando la ESA publique Gaia Data Release 4, que abarcará 5,5 años de observaciones. Distancias y movimientos más precisos para estrellas más lejanas deberían permitir a los equipos comprobar si la curvatura de hace 10.850 millones de años aparece más allá del vecindario del Sol, o si la galaxia se asentó siguiendo un ritmo diferente en otras regiones.

Referencia: Mirabal et al., “A Two-stage Settling of the Milky Way Disk Revealed by Precise ChronoGal Ages,” The Astrophysical Journal Letters, 2026. DOI: 10.3847/2041-8213/aeb0a3

Etiquetas: astronomía, ChronoGal, disco grueso, edad de las estrellas, formación de galaxias, Gaia

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