El disco de la Vía Láctea nació grueso y tardó 3.000 millones de años en aplanarse

La Vía Láctea no comenzó siendo el disco fino y plano que vemos hoy. Las edades precisas de las estrellas situadas en torno al Sol muestran que el primer disco de la galaxia era una capa gruesa y turbulenta de gas y estrellas jóvenes, y que se aplanó rápidamente antes de ralentizarse hasta un ritmo muy lento que aún continúa.

Esto responde a una cuestión que los astrónomos llevan cuatro décadas debatiendo: ¿las viejas estrellas del disco grueso de la Vía Láctea nacieron muy por encima del plano, o nacieron en una capa plana 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».

Las dos etapas son muy distintas. 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 en un factor de alrededor de cincuenta, y las estrellas más recientes se forman ahora en una capa de unos 400 años luz de grosor.

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 estadísticamente. El equipo construye un diagrama color-magnitud, una representación del brillo y del grado de azul o rojo de 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 es la clave de todo. Los estudios anteriores agrupaban las estrellas por su composición química, como indicador indirecto de la edad, y esos 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 estrellas en órbitas frías y planas, y otro de unos 2.450 años luz de radio para estrellas en órbitas más calientes e inclinadas. Dividieron ambos en ocho capas hasta unos 3.260 años luz por encima y por debajo del plano, corrigieron las pérdidas de cada estrella debidas al polvo o a que era 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 por encima del 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 un pronunciado quiebro entre ellas. Un modelo ajustado a los datos situó ese quiebro hace 10.850 millones de años, con un margen de unos 130 millones de años.

Nació abultado, no fue agitado después

Competían dos ideas. En el modelo de calentamiento, las estrellas nacen siempre en una capa fina y fría, y a lo largo de miles de millones de años los encuentros con nubes de gas, brazos espirales y la barra inflan sus órbitas, de modo que las estrellas viejas se sitúan más altas simplemente porque han sido agitadas durante más tiempo. En el modelo de formación de arriba abajo, el gas de la joven galaxia era ya 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 fina.

El calentamiento es lento y continuo. No puede explicar fácilmente un disco que perdió más de la mitad de su grosor en unos 2.000 millones de años, especialmente en una galaxia joven que todavía estaba engullendo galaxias más pequeñas, algo 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 formación de arriba abajo, duró unos 3.000 millones de años.

La comparación ayuda a apreciar la escala. Las poblaciones más antiguas del estudio se extienden a mayor altura que la altura de escala habitual en los manuales para el 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 hasta aproximadamente 120 años luz por cada mil millones de años. En palabras de los autores, las estrellas más antiguas e hinchadas son «un fósil estructural de la fase de ensamblaje de la Galaxia temprana».

El patrón también concuerda con las simulaciones cosmológicas. Los modelos de galaxias similares a la Vía Láctea, incluidos los cálculos FIRE-2, predicen una primera época caótica e intermitente en la que las estrellas nacen en órbitas desordenadas, seguida de un rápido colapso hasta formar un disco fino en rotación. Un estudio independiente de este año dató en hace unos 12.000 millones de años, con un amplio margen de error, el momento en que la Vía Láctea comenzó a girar como un disco, lo que encaja con el inicio del adelgazamiento rápido.

Lo que las edades estelares no resuelven

La medición abarca 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 es posible que el disco interior y el exterior se asentaran siguiendo calendarios distintos. Las estrellas que migraron desde el interior de la galaxia, excepcionalmente ricas en metales, quedaron fuera del ajuste porque no seguirían la tendencia local.

La fase inicial rápida se apoya en pocos puntos. La incertidumbre en la pendiente correspondiente a las edades antiguas es grande: la tasa de asentamiento durante la fase rápida podría ser alrededor de 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 comunican la misma conclusión cuando dividen los datos de manera uniforme.

Tampoco se ha descartado el calentamiento. Para la fase tranquila, el adelgazamiento gradual encaja igual de bien con ambos modelos. Las simulaciones sugieren que los dos procesos actúan conjuntamente, y que el calentamiento contribuye entre un 30 % y un 40 % al aumento total de la altura de escala con la edad. Además, todas las edades del estudio dependen de modelos de evolución estelar, por lo que un error sistemático en esos modelos desplazaría toda la cronología.

Preguntas habituales sobre los discos grueso y fino de la Vía Láctea

¿Qué es el disco grueso de la Vía Láctea?

Es una capa de estrellas más abultada y antigua que se solapa con el disco fino, 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, son más pobres en metales y recorren órbitas más inclinadas. El nuevo estudio sugiere que se formó primero, a partir de gas turbulento, en lugar de calentarse posteriormente desde el disco fino.

¿Cómo miden los astrónomos la edad de una estrella?

En el caso de estrellas individuales resulta difícil, porque el color y el brillo de una estrella cambian lentamente a lo largo de miles de millones de años. ChronoGal ajusta de una vez los colores y los brillos de grandes muestras de estrellas frente 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 grosor tiene 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, de modo que incluso el disco grueso es fino en relación con su anchura.

¿Qué significa la formación de arriba abajo?

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

Qué viene ahora

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 Consejo Europeo de Investigación 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 el quiebro de hace 10.850 millones de años aparece más allá del vecindario del Sol, o si la galaxia se asentó siguiendo un ritmo distinto 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: astronomia, ChronoGal, disco grueso, edad de las estrellas, formación de galaxias, Gaia