Nix: un cúmulo estelar de otra galaxia en la Vía Láctea

Un grupo de investigadores ha anunciado el descubrimiento de Nyx, un cúmulo estelar de otra galaxia que se encuentra en la nuestra. Algo posible gracias a la ayuda de la sonda GAIA, los superordenadores y las técnicas de aprendizaje posibles por medio de la inteligencia artificial.

Nix es un cúmulo estelar originado en otra galaxia

En el estudio, los investigadores explican que Nix es una corriente estelar en el vecindario del Sol. Es decir, se trata de un viejo cúmulo estelar que, en este caso, se originó en otra galaxia. Puede ser la señal de una fusión de una galaxia enana con la Vía Láctea. Una corriente estelar es, originalmente, un cúmulo globular o una galaxia enana, que se ha estirado a lo largo de su órbita antes de desintegrarse por completo. Lo más interesante es que el hallazgo ha sido posible gracias a una combinación de factores de la astronomía moderna.

Por un lado, los investigadores han utilizado algo llamado FIRE (Feedback In Realistic Environments). En ese proyecto se han desarrollado simulaciones muy detalladas de galaxias. Esas galaxias se han representado de forma realista, en un intento por entender cómo se forman y evolucionan. El objetivo es, comenzando desde el inicio del universo (de forma virtual) avanzar y ver cómo se comporta la galaxia. De esa manera, pueden observar si las simulaciones producen algo similar a las galaxias que podemos encontrar en el universo.

Por otro lado, el satélite GAIA ha sido, también, una gran ayuda. Se lanzó en 2013, por parte de la Agencia Espacial Europea, con el objetivo de crear un mapa tridimensional de 1000 millones de estrellas de la Vía Láctea. Así como de otros objetos más allá de nuestra propia galaxia. Es un catálogo muy ambicioso, del que ya se han publicado dos versiones, que contienen información muy detallada. En el caso de 7 millones de estrellas, por ejemplo, se indica su velocidad en tres dimensiones. Permitiendo entender su movimiento con mucho detalle.

Un descubrimiento posible gracias a diferentes herramientas

El hallazgo de Nix ha sido posible gracias a la unión de ambos proyectos, y un poquito más… Porque los datos proporcionados por ambos han sido analizados mediante técnicas de aprendizaje profundo (deep learning en inglés). El objetivo último de todo esto, en realidad, es responder a una pregunta tan interesante como intrigante: ¿Cómo llegó la Vía Láctea a convertirse en la galaxia que conocemos hoy en día? Según explican los investigadores, las galaxias se forman absorbiendo otras galaxias. La nuestra no debería ser una excepción.

Las simulaciones mostraban que debería haber pasado por muchas colisiones. Sin embargo, parece una galaxia muy tranquila. La posibilidad de analizar estructuras más pequeñas, como esta corriente estelar, ha permitido ver que, en realidad, sí ha sido una galaxia más agitada de lo que parecía. En este sentido, Gaia parece haber sido un factor muy importante. Un mapa de mil millones de estrellas es fantástico, pero muy difícil de analizar si no es de forma automatizada. Es una cantidad de información demasiado grande para los métodos tradicionales.

Aquí, los investigadores explican que han recurrido a una imitación del catálogo de Gaia. Fue desarrollado por Robyn Sanderson (de la universidad de Pensilvania) y está relacionado, a su vez, con el proyecto FIRE. Si las simulaciones de este proyecto fuesen reales, ¿qué es lo que se observaría cuando GAIA las analizase? Las galaxias desarrolladas en esas simulaciones pueden ser puestas a prueba con el aprendizaje profundo. De esta manera, sus resultados podrían tener una traducción en el mundo real, donde aguarda lo realmente interesante.

El papel de la inteligencia artificial

Los investigadores crearon un método para analizar el movimiento de cada estrella en esas galaxias virtuales. Las etiquetaron como estrellas nacidas en esa galaxia o procedentes de colisiones. En función de si se trata de estrellas de un tipo u otro, sus características son ligeramente diferentes. Esto sirvió para entrenar a la inteligencia artificial y, después, ponerla a prueba con otras simulaciones de FIRE. Después, aplicaron ese mismo proceso a los datos de Gaia. El objetivo era ver si se podían producir esos mismos resultados con datos reales.

El modelo, según explican, daba una calificación a la posibilidad de que una estrella procediese de una galaxia ajena a la Vía Láctea, con valores entre 0 y 1. Así que, tras delimitar el margen de error, comenzaron a revisar los resultados producidos. Este método, en el que se utiliza un modelo en un conjunto de datos (simulado, en este caso) y después se aplica a otro diferente, pero similar, es algo llamado aprendizaje de transferencia. Aunque está lleno de desafíos, puede permitir entender mejor el mundo real, siempre que se compruebe que funciona correctamente.

Para ello, primero comprobaron que podía identificar características conocidas de la Vía Láctea. Cosas como la salchicha Gaia, los restos de una galaxia enana que colisionó con la Vía Láctea hace entre 6000 y 10 000 millones de años. Y, efectivamente, aparecía en los datos, junto a otras cosas, como la corona estelar. Las estrellas que hacen que la Vía Láctea tenga su conocido aspecto. O la corriente Helmi, los restos de otra galaxia enana que se fusionó con la Vía Láctea hace miles de millones de años. Su descubrimiento se produjo en 1999.

El hallazgo de Nix, el cúmulo estelar de otra galaxia

En el análisis, el modelo identificó un cúmulo de 250 estrellas, en rotación en el interior del disco, pero en rumbo hacia el centro de la galaxia. Inicialmente pensaron que quizá pudiese tratarse de un error de la inteligencia artificial. Después, al comprobar que no era así, revisaron que no se tratase de un descubrimiento previo del que no tenían constancia. Nadie había detectado esta corriente estelar, así que le dieron el nombre de Nix. El nombre de la diosa griega de la noche. Es, también, el mismo nombre de uno de los satélites de Plutón.

Los investigadores destacan que esta estructura habría sido muy difícil de identificar sin el aprendizaje profundo. Hizo falta el uso de computadoras en muchas etapas. Las simulaciones de FIRE y FIRE-2 están entre las simulaciones, de galaxias por ordenador, más complejas creadas. Cada una de las nueve simulaciones necesitó meses para completarse, a pesar de usar los superordenadores más avanzados del mundo. En estos momentos, están utilizando el sistema Frontera, el más rápido al que puede acceder cualquier universidad del mundo.

Ahora, el objetivo es seguir estudiando Nix con los observatorios terrestres. Así, se podrá entender mejor su composición y otras particularidades. En 2021, se publicará un nuevo catálogo de Gaia, con más información de 100 millones de estrellas. Por lo que, seguramente, habrá muchos más hallazgos en el futuro. Lo más interesante es que, gracias a proyectos como este, podemos ver el papel positivo que puede desempeñar la inteligencia artificial en la astronomía. Es una herramienta perfecta para conocer mejor la Vía Láctea y su historia…

Estudio

El estudio es L. Necib, B. Ostdiek, M. Lisanti et al.; «Evidence for a vast prograde stellar stream in the solar vicinity». Publicado en la revista Nature Astronomy el 6 de julio de 2020. Puede consultarse en arXiv.

Referencias: Phys