Da sinistra a destra: Daniela Carollo, Timothy Beers e Vinicius Placco
L’astronomo Timothy Beers dell’Università di Notre Dame, insieme ai colleghi Daniela Carollo e Vinicius Placco, ha guidato un team internazionale di ricercatori che ha prodotto la prima mappa cronografica dell’alone della Via Lattea. L’alone, il disco e il bulge centrale sono i componenti principali della Galassia. Utilizzando un campione di 4.700 stelle blu del ramo orizzontale (Blue Horizontal Branch, BHB) osservate dalla Sloan Digital Sky Survey, il team ha dimostrato che le stelle più vecchie sono concentrate nella regione centrale della galassia, confermando le previsioni ottenute dalle simulazioni. I ricercatori hanno inoltre dimostrato che le mappe cronografiche come la loro possono essere utilizzate per identificare strutture complesse di stelle ancora in fase di aggregazione nell’alone della Via Lattea.
Per produrre la mappa delle età sono stati utilizzati i colori delle stelle del BHB, che bruciano elio nel loro nucleo. La tecnica si basa sul fatto che tali colori sono legati alle masse delle stelle, che a loro volta sono legate alla loro età. I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista Astrophysical Journal Letters e hanno permesso di dimostrare, per la prima volta, due risultati essenziali.
«Le stelle più vecchie della galassia sono concentrate verso il centro, come già avevano previsto le simulazioni numeriche della composizione della nostra Via Lattea», ha detto Beers. «Il dato sorprendente è che la regione popolata da stelle vecchie si estende lungo tutto l’alone, fino alle zone in prossimità del Sole. Questa enorme sfera di stelle vecchie può ora essere esplorata in maggior dettaglio per studiarne le proprietà, che ci daranno informazioni sulla composizione dell’universo primordiale».
I ricercatori hanno inoltre stimato le età di alcune galassie nane e dei loro resti stellari che sono stati strappati dalla galassia ospite a causa dell’interazione gravitazionale con la Via Lattea.
«Queste informazioni possono essere utilizzate per raccontare la storia di come si è formata la nostra galassia», ha detto Beers. «Ora possiamo cercare altri flussi di detriti nell’alone della Via Lattea, in base alla loro differenza d’età, aniché variazioni di densità».
Questa mappa cronografica dell’alone della Via Lattea si presenta con un gradiente di colore associato a una differenza di età di circa 2-2.5 miliardi di anni G. Crediti: NDU
Secondo Beers «È quasi come avere vista a raggi X, perché possiamo vedere attraverso le tantissime stelle in primo piano e non essere confusi dalle altrettanto numerose stelle di fondo».
I ricercatori hanno usato i dati spettroscopici raccolti durante la Sloan Digital Sky Survey, grazie ai quali hanno determinato i parametri con cui è possibile separare in modo efficiente le stelle del BHB da tipologie differenti. A partire da questa selezione è stato ottenuto il campione da cui è stata ricavata la mappa di età. I risultati estendono e migliorano una serie di conoscenze consolidate in astrofisica.
«Abbiamo confermato una previsione: le stelle più vecchie, ovvero quelle nate subito dopo il Big Bang, dovrebbero trovarsi vicino al centro della Galassia; inoltre abbiamo dimostrato che la ricerca di stelle antiche nelle vicinanze del Sole potrebbe essere molto efficace», ha spiegato Beers. «La storia di formazione della nostra galassia, che è scritta nelle età delle stelle che popolano l’alone, può essere studiata e conosciuta ora con maggior dettaglio».
Il gruppo di ricerca di Beers all’Università di Notre Dame sta preparando una mappa cronografica ancora più estesa della Galassia, basata su dati riguardanti centinaia di migliaia di stelle del BHB. La mappa che verrà prodotta potrà essere utilizzata dagli astronomi come base per identificare altri resti di galassie nane e consentire quindi lo sviluppo di una storia ancora più dettagliata della formazione della Via Lattea.
Gli astronomi potranno anche sfruttare questa tecnica per studiare altri campioni di stelle del BHB raccolte attraverso campagne osservative attualmente in corso o pianificate nel prossimo futuro, come quella che sarà realizzata con il Large Synoptic Survey Telescope (LSST), attualmente in costruzione in Cile. Secondo Beers, «Il LSST otterrà dati per milioni di stelle del BHB, arrivando a mappare fino ai confini della Via Lattea, e questi dati potranno essere analizzati con il nostro approccio».