¿Se puede saber cuántos millones de estrellas contiene la Galaxia de la Vía Láctea a la que pertenece nuestro sistema solar?

Pues no es tan fácil de contestar pero intentaré explicarme diciendo que, por ahora, creo que no podemos saberlo con certeza. Solo podemos hacer estimaciones más o menos fundadas.

En efecto, como ya sabemos, la Vía Láctea es la galaxia en la que se ubica nuestro planeta Tierra. En una noche despejada desde la Tierra podemos ver una parte de nuestra galaxia y aparece como una gruesa banda de estrellas que se extiende todo a lo largo del cielo. Actualmente, podemos ver miles y miles de estas estrellas a simple vista y muchísimas más con un telescopio. ¿Pero cuántas estrellas hay en nuestra Galaxia de la Vía Láctea?

Como nos dice David Kornreich —profesor asistente en el Ithaca College de Nueva York— se trata de una pregunta que, aunque parezca mentira, es bien difícil de responder. No es cuestión de sentarse y empezar a contar “una a una” las estrellas de una galaxia porque se nos pasaría la juventud haciéndolo y tampoco habríamos contado ni tan siquiera una décima parte de las estrellas que hay en dicha galaxia.

Incluso en la galaxia de Andrómeda, que es brillante, grande y relativamente cercana a la Tierra —se encuentra a 2,3 millones de años luz de distancia— solo las estrellas más grandes y algunas estrellas variables —especialmente, las estrellas variables cefeidas que son un tipo de estrellas variables pulsantes radiales de alta luminosidad según periodos.  Podemos ver aquellas estrellas que son lo suficientemente brillantes como para que sean captadas por los telescopios, teniendo en cuenta que se encuentran a tan grandes distancias. Por decirlo de manera sencilla, una estrella que fuera del tamaño como nuestro Sol en la galaxia de Andrómeda sería demasiado difícil de verla desde la Tierra. ¿Entonces, cómo las cuentan los astrónomos? Pues, sencillamente, estimando el número de estrellas de nuestra galaxia mediante la utilización de algunas de las técnicas o métodos que se explican a continuación.

La estructura de la Vía Láctea


Según las observaciones, los astrónomos saben que la Vía Láctea es una galaxia espiral barrada que tiene aproximadamente 100.000 años luz de diámetro. Una vista fuera de la galaxia revelaría un bulbo central rodeado de cuatro brazos, dos principales y dos secundarios. Los brazos principales de la Vía Láctea se conocen como el brazo de Perseo y el brazo de Escudo-Centauro. El brazo de Perseo es el mayor brazo espiral de la Vía Láctea. Los brazos secundarios son el brazo de Sagitario y el brazo de Norma-brazo exterior. El Sol se encuentra en una especie de espolón que se conoce como el brazo de Orión.

La galaxia también tiene un enorme halo de gas caliente a su alrededor que tiene varios cientos de miles de años luz de diámetro. Los astrónomos estiman que el halo es tan masivo como todas las estrellas de la Vía Láctea. Sin embargo, muchas de las estrellas de la Vía Láctea son difíciles de ver. Eso se debe a que el centro de la galaxia tiene un bulbo galáctico lleno de estrellas, gas y polvo, así como un agujero negro supermasivo. Esta área es tan gruesa con material que incluso los telescopios potentes no pueden ver a través de ella. Los astrónomos no están seguros de cuándo y cómo se formó el bulbo. Algunos sugieren que, en sus orígenes, la historia de la Vía Láctea cambió cuando la galaxia original chocó contra otra.

Los astrónomos solían pensar que todas las estrellas del universo estaban ubicadas dentro de la Vía Láctea, pero eso cambió en la década de 1920. El astrónomo Edwin Hubble utilizó una estrella llamada variable Cefeida para medir distancias en el cielo. A partir de ahí, los astrónomos aprendieron que había galaxias enteras en el universo que podían estar incluso a millones de años-luz de la Vía Láctea.

Determinación de la masa de la galaxia

El método principal que utilizan los astrónomos para estimar el número de estrellas que hay en una galaxia viene determinando por la masa de la galaxia. La masa se estima observando cómo gira la galaxia, así como lo hace su espectro mediante la técnica de espectroscopia.

Todas las galaxias se alejan unas de otras y, cuando se alejan, su luz se desplaza hacia el extremo rojo del espectro porque se produce un incremento en la longitud de onda de radiación electromagnética recibida por un detector, en comparación con la longitud de onda emitida por la fuente. Este fenómeno se llama “corrimiento al rojo”.

Por el contrario, si las galaxias se acercan, se produce un decrecimiento en la longitud de onda a lo que llamamos “corrimiento al azul”En una galaxia giratoria, sin embargo, habrá una porción de la galaxia que esté más “desviada hacia el azul” porque esa porción se está moviendo ligeramente hacia la Tierra. Los astrónomos también deben saber cuál es la inclinación u orientación de la galaxia antes de hacer una estimación, que a veces es simplemente una mera suposición.

Una técnica llamada “espectroscopia astronómica” es la mejor para realizar este tipo de trabajo de medición. Aquí, un objeto alargado, como una galaxia, se ve a través de una ranura alargada y la luz se refracta utilizando un dispositivo que es como un prisma que rompe los colores de las estrellas en base a los colores del arco iris.

Según cómo varía el espectro en función de esos colores, conocemos los “patrones” de las proporciones que tienen ciertos elementos de la tabla periódica. Ello les permite a los astrónomos descubrir qué elementos químicos hay en las estrellas. Cada tipo de estrella tiene una huella química única que aparece en los telescopios. (Esta es la base de la secuencia OBAFGKM que usan los astrónomos para distinguir entre los tipos de estrellas).

Cualquier tipo de telescopio puede hacer este tipo de trabajo de espectroscopia. Sin embargo, lo ideal sería utilizar un telescopio en órbita para evitar la dispersión que se produce en la atmósfera de la Tierra debido a la contaminación lumínica y también, debido a acontecimientos naturales tales como, por ejemplo, algo tan simple como una puesta de sol. El telescopio espacial Hubble es un observatorio que realiza este tipo de trabajos.

Se espera que el próximo observatorio espacial  llamado James Webb Space Telescope, JWST, se lance este año. En concreto, el 31 de octubre  de 2021. Sin embargo, si bien el telescopio espacial Hubble es un telescopio de gran demanda, es lo mismo que se espera del telescopio espacial JWST, con el que trabajará después de su lanzamiento. Lo bueno será que cuando estén trabajando juntos, entonces los dos observatorios no podrán pasarse todo su tiempo estimando la masa de las galaxias que para mí es una pérdida miserable de tiempo y de dinero que bien podría tener otros usos más útiles y productivos.

¿Cuál es la masa del total de las estrellas de nuestra Galaxia?

Se sabe que, entre diferentes galaxias que tengan la misma masa, podría haber variaciones en cuanto a los tipos de estrellas y la masa total de estrellas que habría en cada una de ellas. Así, existen diferencias significativas entre las galaxias elípticas y las galaxias espirales como la nuestra, la Vía Láctea. Las galaxias elípticas tienden a tener más estrellas enanas rojas de tipo K y M que las galaxias espirales. Debido a que las galaxias elípticas son más antiguas, es de suponer que tendrán menor cantidad de gas porque éste ya fue dispersado durante su evolución.

Una vez que se determina la masa de una galaxia, el otro paso complicado es el de calcular cuánto de esa masa le corresponde a la masa de las estrellas. La mayor parte de la masa de la galaxia estará compuesta de materia oscura, un tipo de materia que no emite luz pero que se cree que constituye la mayor parte de la masa del universo.

“Tienes que modelar la galaxia y ver si puedes entender cuál es el porcentaje de esa masa de estrellas”, explica Kornreich. “En una galaxia típica, si se mide su masa observando la curva de rotación, aproximadamente el 90% de esa cantidad se debe a la materia oscura”.

Dado que gran parte de los objetos restantes en la galaxia están formados por gas y polvo difusos, Kornreich estimó que aproximadamente el 3% de la masa de la galaxia estaría formada por estrellas, pero que todo era un supuesto que podría variar. Además, el tamaño de las estrellas en sí, también puede variar mucho. Podría darse el caso de que un determinado astro  fuera del tamaño de nuestro Sol. Pero también podría ser que fuera un astro cuyo tamaño fuera unas cuantas docenas de veces más pequeño o más grande, según sean los casos. ¿Quién sabe si lo que se dice es cierto o no?

Por consiguiente, el número de estrellas es aproximadamente el que tú quieras que haya. Según los astrónomos, es imposible saber cuántas estrellas hay, pero, sin embargo, hay astrónomos que dicen que calculan que solo en la Galaxia de la Vía Láctea existen aproximadamente 300.000 millones de estrellas y hasta hay algunos que han hecho sus “cálculos” y nos dicen que en el universo hay 30x 1018 millones de estrellas. Luego añaden que se trata de un valor estimado y suponiendo que las estrellas se encuentran situadas de manera homogénea y, como no lo están, pues eso… existen las estrellas que tú quieras que haya.

Para salir de este absurdo e inacabable dilema, nos podríamos preguntar ¿Existiría alguna manera de averiguar cuántas estrellas hay con cierta seguridad? Al final, todo se reduce a una realizar estimación y poner cara de científico serio y concienzudo  que da más credibilidad. Tomándolo como un cálculo inicial, podríamos establecer que la Galaxia de la Vía Láctea tiene una masa de aproximadamente de unos 100.000 millones de masas solares; lo que, para hacerlo todo más fácil y llevadero, lo podríamos convertir en 100.000 millones de estrellas.

Asumimos que ello implicaría que las estrellas que fueran más grandes o más pequeñas que nuestro Sol estarían consideradas dentro del promedio que se ha supuesto. Este cálculo sería aconsejable para así, poder establecer el numero total de estrellas. Sin embargo, el tema de calcular la masa de las estrellas es “harina de otro costal” y, por supuesto, bastante más difícil de llevar a cabo.  Pero eso sí, siempre hay estimaciones. Algunos astrónomos  han “calculado” que la galaxia tiene una masa que oscila entre 400.000 millones y 700.000 millones de masas solares.

Para responder un tanto a estas cuestiones, la misión Gaia de la Agencia Espacial Europea va a tratar de mapear aquellas ubicaciones donde se localizan unas mil millones de estrellas dentro de la Vía Láctea. La Agencia ESA ya ha informado que, de este modo, la misión Gaia llegará a asignar el 1% del contenido estelar de la Vía Láctea, lo que nos indica que el número total de estrellas de nuestra Galaxia sería cien veces mayor. Lo que supondría que en nuestra galaxia habría unos 100.000 millones de estrellas. ¿Qué pasaría si estas estimaciones relativas a que representan el 1% del contenido estelar de la Vía Láctea finalmente fueran hipótesis erróneas? 

Muy fácil, pues entonces vuelta a empezar. El método científico se basa en la “prueba-error” que es un método heurístico para obtener conocimiento, tanto proposicional como procedimental. Consiste en probar una alternativa y verificar si ésta funciona. Si es que funciona, entonces es que hemos dado con una solución porque puede ser que no sea la única.

A su vez, también habremos ganado algo muy importante. Según la Agencia ESA, ello permitirá que el proyecto Gaia nos llegue a dibujar el mejor mapa tridimensional de la Vía Láctea hasta la fecha y eso es la base de todo progreso.

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