Una recente ricerca condotta dai fisici del MIT ha portato a un’interessante scoperta riguardante il movimento delle stelle nella galassia della Via Lattea. Il loro studio ha individuato una possibile revisione della nostra comprensione della composizione della galassia, in particolare in termini del suo nucleo gravitazionale e della materia oscura.
Stelle della galassia della via Lattea: perché si muovono più lentamente?
Grazie allo studio delle evidenze catturate dal telescopio spaziale Gaia e dell’indagine APOGEE da terra, la squadra di studiosi ha intrapreso un’analisi approfondita di oltre 33.000 stelle in tutta la Via Lattea. Gaia, un telescopio orbitante, ha rivelato un tracciamento preciso della posizione, della distanza e del movimento delle stelle, mentre APOGEE lo completa con osservazioni dettagliate del suolo.
Il punto focale dello studio è stato. la “velocità circolare” delle stelle: in sostanza, quanto velocemente ciascuna stella orbita all’interno del disco galattico rispetto alla sua distanza dal centro della galassia della Via Lattea.
Tracciando queste velocità rispetto alle rispettive distanze, gli scienziati hanno costruito una curva di rotazione, uno strumento fondamentale in astronomia per comprendere la distribuzione sia della materia visibile che di quella oscura all’interno di una galassia.
Delineando queste velocità rispetto alle rispettive distanze, il team ha costruito una curva di rotazione, uno strumento fondamentale in astronomia per comprendere la distribuzione sia della materia visibile che di quella oscura all’interno di una galassia.
“Siamo rimasti davvero sorpresi di vedere è che questa curva è rimasta piatta fino a una certa distanza, e poi ha iniziato a decrescere“, ha dichiarato Lina Necib, assistente Professoressa di fisica al MIT: “Questo significa che le stelle esterne ruotano un po’ più lentamente del previsto, il che è un risultato molto sorprendente”.
Questo comportamento inaspettato delle stelle esterne ha spinto il team a reinterpretare la distribuzione della materia oscura all’interno della Via Lattea, portando a una conclusione sorprendente: il nucleo della galassia potrebbe essere più leggero e contenere meno materia oscura di quanto si credesse in precedenza.
“Questo mette questo risultato in tensione con altre misurazioni”, ha aggiunto Necib: “C’è qualcosa di sospetto da qualche parte, ed è davvero interessante capire dove si trova, per avere davvero un quadro coerente della Via Lattea”.
La ricerca si è basata sul lavoro pionieristico dell’astronoma Vera Rubin degli anni ’70. Rubin ha rivelato per prima che le galassie ruotano in un modo che non può essere attribuito esclusivamente alla materia visibile.
Il suo lavoro ha mostrato che qualche materia invisibile, o “oscura”, abbia esercitato un’influenza sulle stelle distanti, spiegando il loro movimento inaspettato. La ricerca pionieristica di Rubin nella comprensione delle curve di rotazione galattica ha gettato le basi per la scoperta della materia oscura, un’entità sfuggente che apparentemente supera tutta la materia visibile nell’Universo.
Da allora, gli astronomi hanno costantemente trovato curve di rotazione piatte simili in galassie distanti, rafforzando la teoria dell’onnipresenza della materia oscura.
Tracciare la curva di rotazione della Via Lattea, la nostra galassia, ha presentato tuttavia sfide uniche: “Si scopre che è più difficile misurare una curva di rotazione quando ci si trova all’interno di una galassia“, ha asserito Xiaowei Ou. Questa ricerca è stata intrapresa nel 2019 da Anna-Christina Eilers, assistente Professoressa di fisica al MIT, utilizzando i dati del satellite.
I dati iniziali rilasciati da Gaia, che hanno incluso stelle fino a 25 kiloparsec (circa 81.000 anni luce) dal centro della galassia della via Lattea, hanno mostrato una curva di rotazione piatta ma leggermente in declino per la Via Lattea stessa, suggerendo un’alta concentrazione di materia oscura nel suo nucleo.
Una serie più recente di informazioni prodotte da Gaia, che comprende stelle fino a 30 kiloparsec (quasi 100.000 anni luce) dal nucleo, ha indicato nuove intuizioni. Anna Frebel ha evidenziato l’importanza di queste distanze: “Siamo ai margini della galassia della via Lattea, dove le stelle sono sparse, e comprendere il movimento della materia qui significa esplorare l’ignoto”.
Sfruttando questi nuovi dati, Frebel, Necib, Ou ed Eilers hanno cercato di basarsi sulle scoperte iniziali di Eilers e hanno migliorato i dati di Gaia con le misurazioni APOGEE (Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment), che forniscono dettagli complessi su oltre 700.000 stelle della Via Lattea, inclusa la loro luminosità, temperatura e composizione elementare.
“Abbiamo inserito tutte queste informazioni in un algoritmo per cercare di apprendere connessioni che possano poi fornirci stime migliori della distanza di una stella“, ha spiegato Ou: “Così possiamo spingerci verso distanze più lontane“.
Il team ha determinato le distanze precise di oltre 33.000 stelle, creando una mappa tridimensionale della Via Lattea fino a 30 kiloparsec.
Gli studiosi hanno utilizzato questa mappa per modellare la velocità circolare, simulando la velocità di viaggio di ciascuna stella in base alla distribuzione di tutte le altre stelle. Tracciando la velocità e la distanza di ciascuna stella, hanno prodotto una curva di rotazione aggiornata.
A questo punto è emerso l’inaspettato: La curva ha mostrato un calo più significativo del previsto all’estremità esterna. Contrariamente a quanto scoperto in precedenza, le stelle alla periferia della galassia della Vis Lattea viaggiano più lentamente del previsto.
Questa flessione suggerisce che mentre le stelle mantengono la velocità fino a un certo punto, rallentano bruscamente nei tratti più lontani.
Traducendo questa curva di rotazione nella quantità necessaria di materia oscura, il team ha dedotto che il nucleo della Via Lattea potrebbe ospitare meno materia oscura di quanto si pensasse in precedenza.
“Questo risultato è in contrasto con altre misurazioni“, ha concluso Necib: “Comprendere davvero questo risultato avrà profonde ripercussioni e potrebbe portare alla presenza di masse più nascoste appena oltre il bordo del disco galattico, o a una riconsiderazione dello stato di equilibrio della nostra galassia. Cerchiamo di trovare queste risposte nel prossimo lavoro, utilizzando simulazioni ad alta risoluzione di galassie simili alla Via Lattea”.
