How can there are no young stars at centre of the Milky Way?

An artist's impression of the implied distribution of young stars, represented here by Cepheids shown as blue stars, plotted on the background of a drawing of the Milky Way. With the exception of a small clump in the Galactic center, the central 8,000 light years appear to have very few Cepheids, and hence very few young stars. Credit: The University of Tokyo

According to an international team of astronomers led by Professor Noriyuki Matsunaga of the University of Tokyo, a new revision is required in our understanding of our Milky Way Galaxy, this team is composed by Japanese, South African and Italian researchers and they have realized that there is a huge region around the centre of our own Galaxy, which is devoid of young stars. The team publish their work in a paper in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Our galaxy the milky way is a spiral galaxy containing many billions of stars, where our Sun is about 26,000 light years from its centre. There measurement of the distribution of these stars is crucial to our understanding of how our Galaxy formed and evolved. A very good way to do this is to use the pulsating stars called Cepheids to map our galaxy. These Cepheid’s are much younger than our own sun (our own star is 4.6 billion years old), that is between 10 and 300 million years old, and they pulsate in brightness in a regular cycle. The luminosity of the Cepheid is related to this pulsating cycle, so astronomer use this to be able to establish how bright the star really is, and therefore finding out its distance from earth. 

The IRSF 1.4m telescope of the
South African Astronomical Observatory

But it is difficult to find Cepheids in the inner Milky Way because the Galaxy is full of interstellar dust which blocks out light and hides many stars from view. To solve this problem Matsunaga's team used the Japanese-South African IRSF 1.4m telescope of the South African Astronomical Observatory, located at Sutherland, South Africa making observations of near-infrared to peer through the dust. But to their surprise they found hardly any Cepheids in a huge region stretching for thousands of light years from the core of the Galaxy.

An artist’s illustration of the Milky Way, the Galaxy we live in,
with the locations of the newly discovered Cepheid stars
marked by the yellow points. The previously known objects,
located around the Sun (marked by a red cross), are indicated by
small white dots. The central green circle around the core of
the galaxy marks  the location of  the ‘Cepheid desert’.
Credit: South African Astronomical Observatory 

Noriyuki Matsunaga explains: "We already found some while ago that there are Cepheids in the central heart of our Milky Way (in a region about 150 light years in radius). Now we find that outside this there is a huge Cepheid desert extending out to 8000 light years from the centre."

Something that suggests that a large part of our Galaxy, called the Extreme Inner Disk, has no young stars. Co-author Michael Feast notes: "Our conclusions are contrary to other recent work, but in line with the work of radio astronomers who see no new stars being born in this desert."

Another author, Giuseppe Bono, points out: "The current results indicate that there has been no significant star formation in this large region over hundreds of millions years. The movement and the chemical composition of the new Cepheids are helping us to better understand the formation and evolution of the Milky Way."

The Cepheid variables, are named for the famous star Delta Cephei and they have been used to measure the distances of objects in the distant Universe, but it seems now that they can be employed as well to reveal the structure of our own Milky Way.

In the image with the galaxy the blue stars represent Cepheid variables placed on top of a representation of the Milky Way, and the orange clump in the centre represents the central 8,000 light-years of our galaxy, which appears to have very few Cepheids and hence few young stars.

The work is published in a paper in the Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 

Sources: RAS, University of Tokyo, SAAO, Wikipedia

------------------------------------------------------------------

¿Cómo que no hay estrellas jóvenes en el centro de la Vía Láctea? 

Location of the the famous star Delta Cephei

Según un equipo de astrónomos internacionales liderados por el profesor Noriyuki Matsunaga de la Universidad de Tokio, sería necesaria una revisión en cuanto a nuestro comprensión sobre la Vía Láctea, este equipo compuesto por investigadores japoneses, surafricanos e italianos se han percatado de que existe una gran región alrededor del centro de nuestra propia galaxia, que esta huérfano de jóvenes estrellas. El equipo ha publicado el trabajo en un artículo en el Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Nuestra galaxia, la Vía Láctea es espiral y contiene muchos billones de estrellas, en donde nuestro Sol se haya a unos 26.000 años luz de su centro. El estudio de la distribución de estas estrellas es crucial en nuestro entendimiento de cómo se formó y evoluciono nuestra galaxia. Una buena manera de hacer esto es por medio de las estrellas llamadas Cefeida para así poder hacer un mapa de nuestra galaxia. Estas Cefeidas son mucho más jóvenes que nuestro Sol (nuestra estrella tiene 4,7 billones de años), lo cual es entre 10 y 300 millones de años, estas muestran un ciclo pulsante regular en cuanto a su brillo por lo que gracias a esto se pude determinar su verdadero brillo, y por lo tanto la distancia hasta la Tierra.

Interior of the The IRSF 1.4m telescope

Pero es difícil encontrar Cefeidas en la parte interna de la Vía Láctea ya que la galaxia está llena de polvo cósmico que bloquea la luz y oculta a muchas estrella. Para resolver tal problema el equipo de Matsunaga usó el telescopio Surafricano-Japonés IRSF 1.4m telescope del South African Astronomical Observatory, situado en Sutherland, en Suráfrica realizando observaciones en el infrarrojo cercano para ver a través del polvo. Pero para sorpresa de estos encontraron que difícilmente había alguna Cefeida en una vasta región que se extiende por miles de años luz desde el núcleo galáctico. 

Noriyuki Matsunaga explica que: "ya habíamos encontrado alguna Cefeida en el corazón de nuestra Vía Láctea hace tiempo (en una región de un radio de 150 años luz). Ahora vemos que fuera de esta región hay un enorme desierto de Cefeidas que se extiende hasta los 8.000 años luz desde el centro.” 

Lo que sugiere que una gran parte de nuestra galaxia, llamada el Disco Extremo interior, no contiene estrellas jóvenes. El coautor Michael Feast señala que: “Nuestra conclusiones son contrarias a otros trabajos recientes, pero están de acuerdo con el trabajo de los radioastrónomos quienes tampoco ven nacer nuevas estrellas en este desierto.”

Otro de los autores, Giuseppe Bono, apunta que: “Los resultados actuales indican que no ha habido una formación significante de estrellas en esta región por cientos de millones de años. El movimiento y la composición química de nuevas Cefeidas ayudan a entender mejor la formación y evolución de la Vía Láctea.” 

The star Delta Cephei

El nombre de las Cefeidas Variables viene de la famosa estrella Delta Cephei habiendo sido estas utilizadas para medir las distancias a objetos distantes en el Universo, pero parece que ahora pueden ser usadas también para revelar la estructura de nuestra Vía Láctea. 

En la imagen con la galaxia las estrellas azules representan a las Cefeidas Variables colocadas encima de la Vía Láctea, y el grupo naranja en el centro representa los 8.000 años luz de nuestra galaxia que parecen contener muy pocas Cefeidas y por lo tanto pocas estrellas jóvenes.

El trabajo ha sido publicado en un artículo del Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 

Fuentes: RAS, University of Tokyo, SAAO, Wikipedia