Rappresentazione artistica della fusione tra la galassia Gaia-Encelado e la nostra Via Lattea, avvenuta durante le prime fasi di formazione della galassia, 10 miliardi di anni fa. Crediti: Esa; Koppelman, Villalobos and Helmi; Nasa/Esa/Hubble
Circa dieci miliardi di anni fa, quando la Terra ancora non esisteva e il Sole nemmeno, alla nostra galassia, la Via Lattea, è accaduto qualcosa. Qualcosa di grosso: un incontro traumatico del quale ancora porta i segni. Segni assai difficili da afferrare, soprattutto per noi che nella Via Lattea ci siamo dentro fino al collo. E infatti non ce n’eravamo mai accorti prima, benché sia una storia vecchia, appunto, miliardi di anni. Per riuscire a rendersene conto sono stati necessari i dati raccolti dal telescopio spaziale Gaia dell’Esa nei suoi primi 22 mesi di osservazioni. In particolare, i dati di quei sette milioni di stelle per le quali sono disponibili informazioni complete su velocità e posizione. Ebbene, alcune di queste stelle, circa trentamila, hanno tratti e comportamenti anomali: sono stelle decisamente fuori dagli schemi, compreso lo schema stellare per eccellenza, il diagramma Hertzsprung-Russell. E vanno contromano.
«Ci siamo accorti che un numero sorprendentemente alto di stelle nelle vicinanze del Sole si sta muovendo nella direzione opposta rispetto a quella di rotazione del disco della Galassia. Questo ci ha insospettito sulla loro origine, perché stelle nate nella Via Lattea tendono a muoversi nello stesso senso della rotazione del disco», spiega a Media Inaf Davide Massari, ricercatore all’università di Groningen e coautore di uno studio pubblicato questa settimana su Nature. «La conferma che queste stelle hanno una diversa origine è venuta dalla loro chimica. Le stelle del disco della Via Lattea hanno abbondanze di elementi alpha (come calcio, silicio e titanio) elevate fino alle metallicità tipiche del Sole. Le stelle con il moto peculiare, invece, iniziano a mostrare basse abbondanze di elementi alpha già a metallicità molto inferiori a quelle del Sole. Questo significa che si sono formate in un ambiente completamente diverso, con un tasso di formazione stellare basso, che è tipico delle galassie nane esterne alla Via Lattea».
La posizione in cielo delle stelle di Gaia-Encelado. Crediti: Esa / Gaia / Dpac; A. Helmi et al. 2018
Per avere la certezza che l’ambiente completamente diverso al quale fa riferimento Massari fosse proprio un’altra galassia, i ricercatori del suo team – avvalendosi dei dati di Gaia – hanno messo a punto una simulazione in grado di riprodurre gli effetti di un incontro e unione fra galassie. I risultati hanno fugato ogni dubbio.
«L’insieme di stelle che abbiamo individuato con Gaia ha tutte le caratteristiche che ci si attende da quel che resta di una fusione galattica», spiega la prima autrice dello studio, Amina Helmi, dell’università di Groningen. Gli astronomi hanno chiamato questa galassia Gaia-Encelado, dal nome di uno dei giganti dell’antica mitologia greca figli di Gaia (la Terra) e di Urano (il Cielo). «Secondo la leggenda, Encelado fu sepolto sotto l’Etna, in Sicilia, e sarebbe il responsabile dei terremoti che avvengono in quella regione», ricorda Helmi. «In modo simile, le stelle di Gaia-Encelado erano sepolte a fondo nei dati di Gaia, e hanno scosso la Via Lattea, portando alla formazione del suo disco spesso».
Il “disco spesso” – o thick disc, per distinguerlo dal “disco sottile” dei bracci a spirale, il thin disc – del quale parla Helmi è una struttura di qualche migliaia d’anni luce di profondità che ospita circa il 10-20 per cento di tutte le stelle della nostra galassia, e sulle sue origini c’erano molte perplessità. Ma la nuova scoperta aiuta a far luce anche sulla storia di questa struttura.
Davide Massari, 31 anni, ricercatore originario di Fidenza, in provincia di Parma, oggi all’Università di Groningen (Paesi Bassi), coautore dello studio guidato da Amina Helmi pubblicato su Nature
«L’ultimo pezzo del puzzle riguarda l’età delle stelle», aggiunge a questo proposito Massari. «Alcune delle stelle appartenenti alla galassia nana che è stata “cannibalizzata” dalla Via Lattea sono più giovani delle stelle del disco galattico. Questo significa che il disco – o almeno il suo progenitore – era già al suo posto quando la galassia nana è stata inglobata: ecco perché questo evento ha perturbato il disco, rendendolo simile a come lo vediamo oggi».
La ricerca di Helmi e colleghi è anche riuscita a fornire un parziale identikit di Gaia-Encelado: doveva trattarsi sì di una galassia nana, ma non piccolissima: la massa doveva essere grosso modo pari a quella di una delle due Nubi di Magellano, piccole galassie satelliti della Via Lattea. Non solo: poiché all’epoca della fusione la stazza della Via Lattea era assai più modesta di quanto non sia ora, i ricercatori hanno calcolato che il rapporto fra quest’ultima e Gaia-Encelado dovesse essere di circa quattro a uno. Insomma, fu una bella botta, della quale tutt’ora si vedono le cicatrici.
Per saperne di più:
- Leggi su Nature l’articolo “The merger that led to the formation of the Milky Way’s inner stellar halo and thick disk”, di Amina Helmi, Carine Babusiaux, Helmer H. Koppelman, Davide Massari, Jovan Veljanoski e Anthony G. A. Brown
In questo video dell’Esa, una simulazione dell’incontro galattico: