Rappresentazione artistica della nostra galassia, la Via Lattea, com’era 10 miliardi di anni fa e com’è diventata oggi. Crediti: Gabriel Pérez Díaz, Smm (Iac)
Circa 13 miliardi di anni fa, l’universo era molto differente da come lo conosciamo oggi: è noto che le stelle si formavano con un tasso di formazione molto elevato, e si raggruppavano nelle cosiddette galassie nane. Queste ultime, fondendosi tra di loro (durante i cosiddetti processi di merger), hanno formato in tempi successivi le galassie più massicce che conosciamo oggi, inclusa la nostra, la Via Lattea. Tuttavia, l’esatta catena di eventi che portarono alla formazione della Via Lattea non era ancora del tutto nota. Questo fino a oggi.
Le misure accurate – ottenute dal satellite Gaia dell’Agenzia spaziale europea – di posizione, luminosità e distanza per circa un milione di stelle della nostra galassia, incluse in un volume sferico con raggio pari a circa 6500 anni luce dal Sole, ha infatti permesso a un team di ricerca internazionale – guidato da Carme Gallart dell’Instituto de Astrofísica de Canarias – di studiare in dettaglio alcuni degli eventi che hanno caratterizzato le prime fasi di vita della Via Lattea. Il lavoro di ricerca, pubblicato sulla rivista Nature Astronomy, è basato sull’analisi e il confronto con accurati modelli teorici della distribuzione in colore e luminosità (diagramma colore-magnitudine) di diverse componenti stellari della Via Lattea: l’alone (una struttura sferica che circonda le galassie a spirale), ed il cosiddetto “disco spesso” (in inglese, thick disk, costituito da stelle formatesi nel disco della Via Lattea e distribuite entro una determinata distanza dal piano del disco galattico).
Studi precedenti avevano mostrato che l’alone della Via Lattea (nel volume interessato dalle osservazioni effettuate con il satellite Gaia) era formato da due distinte componenti stellari: una dominata da stelle di colore nettamente più blu di quelle appartenenti all’altra componente. Lo studio delle caratteristiche cinematiche delle stelle appartenenti alla “componente blu” aveva permesso di identificare questa componente come appartenente ad una galassia nana – probabilmente la galassia Gaia-Enceladus – scontratasi con la Via Lattea nelle primissime fasi della sua formazione. Tuttavia, l’origine e la natura della “componente rossa” ed anche l’epoca esatta dell’evento di impatto non erano note fino ad ora.
Santi Cassisi, dirigente di ricerca all’Inaf – Osservatorio astronomico d’Abruzzo e coautore dello studio pubblicato su Nature Astronomy
L’analisi dei dati di Gaia ha permesso di ottenere la distribuzione dell’età delle stelle presenti nelle due componenti, e ha mostrato la chiara evidenza che sia la “componente blu” che la “componente rossa” sono formate da stelle estremamente antiche, ancora più antiche delle stelle del “disco spesso”. Ciò che differenzia le stelle delle due componenti è il diverso contenuto di metalli (gli elementi più pesanti dell’idrogeno ed elio): in particolare le stelle della popolazione blu sono molto più povere di metalli delle stelle della popolazione rossa.
«Combinando queste informazioni con i risultati di alcune simulazioni cosmologiche», dice a Media Inaf uno dei coautori dello studio, Santi Cassisi dell’Inaf – Osservatorio astronomico d’Abruzzo, «abbiamo ricostruito la sequenza di eventi che ha caratterizzato le prime fasi di vita della Via Lattea. Circa 13 miliardi di anni fa le stelle si formarono in due distinti sistemi stellari: la galassia nana Gaia-Enceladus, e il nucleo progenitore della Via Lattea, circa 4 volte più massiccio di Gaia-Enceladus e più ricco di metalli. Tre miliardi di anni dopo, dunque circa 10 miliardi di anni fa, i due sistemi si scontrarono e si unirono formando un unico sistema. Come conseguenza della violenta collisione, alcune stelle appartenenti al progenitore della Via Lattea e praticamente tutte quelle di Gaia-Enceladus acquistarono le velocità tipiche che oggi si misurano per le stelle dell’alone galattico, e diedero vita ad una struttura sferica intorno al disco della galassia. Nei periodi successivi, infine, si ebbero vari eventi di formazione stellare, fino a circa 6 miliardi di anni fa, quando il gas residuo si depositò nel disco galattico, formando ciò che oggi conosciamo come “disco spesso”».
Per saperne di più:
- Leggi su Nature Astronomy l’articolo “Uncovering the birth of the Milky Way through accurate stellar ages with Gaia”, di Carme Gallart, Edouard J. Bernard, Chris B. Brook, Tomás Ruiz-Lara, Santi Cassisi, Vanessa Hill e Matteo Monelli
Guarda l’animazione sul canale YouTube dell’Instituto de Astrofísica de Canarias: