Estructura de la Vía Láctea: la galaxia que no podemos ver

Conocemos la forma de galaxias que están a cien millones de años luz mejor que la de la nuestra. La razón es sencilla y no tiene arreglo: para ver la estructura de la Vía Láctea habría que salir de ella, y estamos metidos dentro, en mitad del plano del disco, con miles de años luz de polvo tapando la vista hacia el centro. Todo lo que sabemos de su forma está deducido a ciegas, y por eso ha cambiado dos veces en lo que va de siglo.

El problema de dibujar el bosque estando dentro

Imagina que te encargan hacer el plano de un bosque enorme sin poder subir a ningún sitio. Solo puedes mirar entre los árboles desde donde estás y calcular a qué distancia queda cada uno. Con paciencia acabarías sacando un mapa razonable, pero te costaría mucho saber si el bosque tiene forma de herradura o de estrella, y bastaría un claro mal interpretado para equivocarte de estructura entera. Eso es exactamente el problema.

Y hay un agravante: el polvo. En la dirección del centro galáctico, la absorción en luz visible llega a ser de decenas de magnitudes, lo que significa que de cada mil millones de fotones que salen de allí no nos llega prácticamente ninguno. Durante siglos, el centro de nuestra propia galaxia fue literalmente invisible.

Lo que rompió el bloqueo fue mirar en otras longitudes de onda. El infrarrojo y las ondas de radio atraviesan el polvo casi sin enterarse, así que a partir de los años sesenta el mapa empezó a rellenarse de verdad. Casi todo lo que sabemos hoy de la forma de la Vía Láctea viene de ahí, no de la luz visible.

Las piezas, de dentro afuera

La banda blanquecina que cruza el cielo en una noche oscura es precisamente eso: el disco delgado visto de perfil, desde una posición situada dentro de él. Por eso se ve como una franja y no como un remolino. Las manchas negras que la recorren no son huecos, sino nubes de polvo del propio disco tapando lo que hay detrás.

Cómo se ha medido, en la práctica

Merece la pena saber con qué se dibujó el mapa, porque la técnica es ingeniosa. El hidrógeno neutro, que llena el disco entero, emite en una frecuencia muy concreta: 1.420 MHz, una onda de radio de 21 centímetros que atraviesa el polvo como si no estuviera. Apuntando una antena a cualquier dirección del plano galáctico se recibe esa señal.

El truco está en que no llega una señal, sino varias superpuestas y desplazadas en frecuencia, porque cada nube de gas de esa línea de visión se mueve a distinta velocidad respecto a nosotros. Conociendo cómo gira la galaxia se puede traducir cada desplazamiento en una distancia, y así ubicar la nube. Repitiendo la operación miles de veces, en todas las direcciones, aparecen las concentraciones de gas que llamamos brazos.

El método tiene un punto débil que explica por qué el mapa ha cambiado tanto: depende de suponer cómo gira la galaxia, y hacia el interior la ambigüedad es doble, porque dos distancias distintas dan la misma velocidad. Por eso los rastreos infrarrojos que cuentan estrellas una a una, y las medidas directas de las estrellas que orbitan Sagitario A*, han ido corrigiendo un dibujo que llevaba décadas asentado. La misma frecuencia de 1.420 MHz aparece, por cierto, en la historia de las señales del cosmos: es donde se escucha por si alguien llama.

2005: resulta que tiene barra

Durante buena parte del siglo XX se dibujó la Vía Láctea como una espiral clásica, con los brazos saliendo directamente de un bulbo redondo. Había indicios de que podía tener una barra desde los años sesenta, pero la confirmación sólida no llegó hasta 2005, con un rastreo infrarrojo del telescopio espacial Spitzer que contó estrellas en el plano galáctico y encontró una acumulación alargada e inconfundible.

La barra mide del orden de 27.000 años luz de extremo a extremo y está inclinada unos 44 grados respecto a la línea que une al Sol con el centro. Eso convirtió a nuestra galaxia en una espiral barrada, un tipo bastante común: se estima que dos de cada tres galaxias espirales tienen barra.

2008: y solo tiene dos brazos

La segunda corrección fue más gorda todavía, y en muchos libros y pósters aún no ha llegado. Hasta 2008, el consenso era que la Vía Láctea tenía cuatro brazos principales: Perseo, Escudo-Centauro, Sagitario y Norma. Ese año, un recuento de más de cien millones de estrellas hecho también con el Spitzer encontró que dos de ellos no tenían la densidad estelar que corresponde a un brazo mayor.

El resultado: los brazos principales son dos, Perseo y Escudo-Centauro, y salen precisamente de los extremos de la barra. Sagitario y Norma quedaron degradados a brazos menores, más pobres en estrellas viejas aunque llenos de gas y de regiones donde se están formando estrellas. La estructura de nuestra galaxia pasó de parecerse a un molinete de cuatro aspas a algo mucho más simple.

2020: además está torcida, y se bambolea

La tercera sorpresa la trajo el satélite Gaia, que ha medido posiciones y movimientos propios de más de mil millones de estrellas. Con esos datos se comprobó que el disco de la Vía Láctea no es plano: está alabeado, curvado hacia arriba por un extremo y hacia abajo por el otro, como un disco de vinilo que se ha dejado al sol.

Y en 2020 se publicó algo más llamativo todavía: ese alabeo no está quieto, sino que gira alrededor del centro galáctico como un trompo que se tambalea, completando una vuelta cada 600 a 700 millones de años. Es mucho más rápido de lo que predecía cualquier modelo, lo que apunta a que la causa es reciente y externa: probablemente el tirón gravitatorio de una galaxia satélite en pleno choque con la nuestra.

Dicho de otra forma, la estructura que estamos describiendo no es un edificio terminado: es algo que se está deformando mientras lo medimos. Puedes ver a qué velocidad nos movemos dentro de todo esto en el artículo sobre la velocidad de la Vía Láctea.

Lo que sostiene todo esto y no se ve

La última fila es la más importante y la más incómoda. Midiendo a qué velocidad giran las estrellas en función de su distancia al centro, sale que hace falta muchísima más masa de la que se ve: en torno al 85% del total tiene que ser materia oscura, repartida en un halo esférico que se extiende mucho más allá del disco visible. Sin ella, la galaxia giraría demasiado deprisa para mantenerse unida y se habría desmontado hace miles de millones de años. La lista completa de lo que sí se ve está en el artículo sobre la composición de la Vía Láctea.

Lo que todavía se discute

Dónde acaba exactamente la galaxia es una pregunta sin respuesta limpia, porque depende de qué se cuente como parte de ella: el disco luminoso, el halo estelar o el halo de materia oscura dan cifras muy distintas. Está explicado en detalle en el artículo sobre el diámetro de la Vía Láctea.

Y sigue abierto el mecanismo que mantiene los brazos. No son estructuras sólidas que giren como las aspas de un ventilador: si lo fueran, se habrían enrollado sobre sí mismas hace mucho, porque la parte interior gira más rápido que la exterior. La hipótesis dominante es que son ondas de densidad, zonas de compresión que recorren el disco y encienden formación estelar a su paso, pero el detalle de cómo se generan y cuánto duran no está cerrado. Tienes más contexto en la sección de la Vía Láctea y una idea de las distancias implicadas en las escalas del sistema solar.

Preguntas frecuentes sobre la estructura de la Vía Láctea

¿Qué forma tiene la Vía Láctea?

Es una galaxia espiral barrada: un disco aplanado con brazos que salen de los extremos de una barra central de estrellas viejas. La barra se confirmó en 2005 mediante observaciones en infrarrojo, y mide del orden de 27.000 años luz de extremo a extremo.

¿Cuántos brazos tiene la Vía Láctea?

Dos principales: Perseo y Escudo-Centauro. Durante décadas se dieron por buenos cuatro, pero en 2008 un recuento de más de cien millones de estrellas con el telescopio Spitzer degradó a Sagitario y Norma a brazos menores. Muchos libros y pósters siguen mostrando la versión antigua.

¿En qué parte de la galaxia estamos?

A unos 26.000 años luz del centro, dentro del disco delgado, y ni siquiera en un brazo principal: en el brazo de Orión o espolón local, una estructura menor situada entre los brazos de Sagitario y Perseo.

¿Por qué es tan difícil conocer su forma?

Porque estamos dentro y en el plano del disco, así que no hay ninguna vista exterior posible. Además, el polvo del propio disco bloquea la luz visible hacia el centro casi por completo. La forma se ha reconstruido midiendo distancias a estrellas y a nubes de gas una por una, sobre todo en infrarrojo y en ondas de radio.

¿Es plano el disco de la Vía Láctea?

No. Los datos del satélite Gaia mostraron que está alabeado, curvado hacia arriba por un extremo y hacia abajo por el otro, y que ese alabeo gira alrededor del centro completando una vuelta cada 600 o 700 millones de años. La causa más probable es el tirón de una galaxia satélite.

¿Qué es el halo galáctico?

Hay dos. El halo estelar es una región esférica y difusa que rodea al disco, con cúmulos globulares y estrellas muy antiguas, muchas procedentes de galaxias pequeñas absorbidas. El halo de materia oscura es mucho mayor, invisible, y contiene alrededor del 85% de toda la masa de la galaxia.