La missione Gaia dell’ESA ha fatto un importante passo avanti nello svelare la storia della formazione della Via Lattea.
Invece di formarsi da sola, la nostra Galassia si è fusa con un’altra grande galassia all’inizio della sua vita, circa 10 miliardi di anni fa. Le prove sono sparse nel cielo tutt’intorno a noi, ma ci sono volute Gaia e la sua straordinaria precisione per mostrarci cosa si è sempre nascosto in bella vista.
Gaia misura la posizione, il movimento e la luminosità delle stelle con livelli di precisione senza precedenti.
Utilizzando i primi 22 mesi di osservazioni, un team di astronomi guidato da Amina Helmi, dell’Università di Groningen, Paesi Bassi, ha esaminato sette milioni di stelle – quelle per le quali sono disponibili le posizioni e le velocità 3D complete – e ha scoperto che circa 30.000 di esse erano parte di una “strana collezione” che si muove attraverso la Via Lattea. Le stelle osservate in particolare stanno attualmente passando nel nostro quartiere solare.
Siamo così profondamente radicati in questa collezione che le sue stelle ci circondano quasi completamente e quindi possono essere viste in gran parte del cielo.
Anche se sono intervallate da altre stelle, le stelle nella raccolta si sono distinte nei dati di Gaia perché si muovono tutte lungo traiettorie allungate nella direzione opposta alla maggior parte degli altri cento miliardi di stelle della Galassia, incluso il Sole.
Si distinguevano anche nel cosiddetto diagramma Hertzprung-Russell – che viene utilizzato per confrontare il colore e la luminosità delle stelle – indicando che appartengono a una popolazione stellare chiaramente distinta.
Il gran numero di strane stelle in movimento ha coinvolto Amina e i suoi colleghi, che sospettavano che potessero avere qualcosa a che fare con la storia della formazione della Via Lattea e si sono messi al lavoro per capire le loro origini.
In passato, Amina e il suo gruppo di ricerca avevano utilizzato simulazioni al computer per studiare cosa succede alle stelle quando due grandi galassie si fondono. Quando li ha confrontati con i dati di Gaia, i risultati simulati corrispondevano alle osservazioni.
“La collezione di stelle che abbiamo trovato con Gaia ha tutte le proprietà di ciò che ti aspetteresti dai detriti di una fusione galattica”, ha affermato Amina, autrice principale dell’articolo pubblicato su Nature.
In altre parole, la collezione è ciò che si aspettavano dalle stelle che un tempo facevano parte di un’altra galassia e sono state consumate dalla Via Lattea. Le stelle ora formano la maggior parte dell’alone interno della nostra Galassia, un componente diffuso di vecchie stelle che sono nate in tempi remoti e che ora circondano la maggior parte della Via Lattea conosciuta come il rigonfiamento centrale e il disco.
Il disco galattico stesso è composto da due parti. C’è il disco sottile, che è profondo qualche centinaio di anni luce e contiene lo schema dei bracci a spirale formati da stelle luminose. E c’è il disco spesso, profondo qualche migliaio di anni luce. Contiene circa il 10-20 percento delle stelle della Galassia, ma le sue origini sono state difficili da determinare.
Secondo le simulazioni del team, oltre a fornire le stelle dell’alone, la galassia in accrescimento potrebbe anche aver disturbato le stelle preesistenti della Via Lattea per aiutare a formare il disco spesso.
“Saremo certi della nostra interpretazione solo dopo aver integrato i dati di Gaia con ulteriori informazioni sulla composizione chimica delle stelle, fornite dall’indagine APOGEE a terra”, ha affermato Carine Babusiaux, Université Grenoble Alpes, Francia, e seconda autrice dell’articolo.
Le stelle che si formano in diverse galassie hanno composizioni chimiche uniche che corrispondono alle condizioni della galassia natale. Se questa collezione di stelle fosse davvero i resti di una galassia che si è fusa con la nostra, le stelle dovrebbero mostrarne un’impronta nella loro composizione. E lo hanno fatto.
Gli astronomi hanno chiamato questa galassia Gaia-Encelado in onore di uno dei Giganti dell’antica mitologia greca, che era la progenie di Gaia, la Terra, e di Urano, il Cielo.
“Secondo la leggenda, Encelado fu sepolto sotto l’Etna, in Sicilia, e responsabile di terremoti locali. Allo stesso modo, le stelle di Gaia-Encelado sono state profondamente sepolte nei dati di Gaia e hanno scosso la Via Lattea, portando alla formazione del suo spesso disco”, ha spiegato Amina.
Anche se non erano necessarie ulteriori prove, il team ha anche trovato centinaia di stelle variabili e 13 ammassi globulari nella Via Lattea che seguono traiettorie simili a quelle delle stelle di Gaia-Encelado, indicando che originariamente facevano parte di quel sistema.
Gli ammassi globulari sono gruppi formati da un massimo di milioni di stelle, tenuti insieme dalla loro gravità reciproca e orbitanti attorno al centro di una galassia. Il fatto che così tanti ammassi potessero essere collegati a Gaia-Encelado è un’altra indicazione che questa doveva essere stata una volta una grande galassia a sé stante, con un proprio entourage di ammassi globulari.
Ulteriori analisi hanno rivelato che questa galassia aveva all’incirca le dimensioni di una delle Nubi di Magellano, due galassie satelliti circa dieci volte più piccole delle dimensioni attuali della Via Lattea.
Dieci miliardi di anni fa, tuttavia, quando avvenne la fusione con Gaia-Encelado, la stessa Via Lattea era molto più piccola, quindi il rapporto tra le due era più simile a quattro a uno. È stato quindi chiaramente un duro colpo per la nostra Galassia.
“Vedere che ora stiamo iniziando a svelare la storia della formazione della Via Lattea è molto eccitante”, ha affermato Anthony Brown, Università di Leiden, Paesi Bassi, coautore del documento e anche presidente del Gaia Data Processing and Analysis Dirigente del Consorzio.
Sin dalle prime discussioni sulla costruzione di Gaia 25 anni fa, uno degli obiettivi chiave della missione è stato quello di esaminare i vari flussi stellari nella Via Lattea e ricostruire la sua storia antica. Quella visione sta dando i suoi frutti.
“Gaia è stata creata per rispondere a queste domande”, ha affermato Amina. “Ora possiamo dire che questo è il modo in cui si è formata la Galassia in quelle prime epoche. È fantastico. È così bello e ti fa sentire così grande e così piccolo allo stesso tempo”.
“Leggendo i movimenti delle stelle sparse nel cielo, siamo ora in grado di riavvolgere la storia della Via Lattea e scoprire una pietra miliare nella sua formazione, e questo è possibile grazie a Gaia”, ha concluso Timo Prusti, scienziato del progetto Gaia presso ESA.
