Un team internazionale guidato dall’Instituto de Astrofísica de Canarias (Iac) ha scoperto con grande precisione come il disco della Via Lattea si sia appiattito nel corso del tempo.Utilizzando i dati del satellite Gaia dell’Agenzia Spaziale Europea (Esa) e grazie alle precise stime delle età stellari derivate nell’ambito del progetto ChronoGal, ricercatrici e ricercatori hanno identificato due fasi distinte nell’evoluzione galattica: un assottigliamento molto rapido, che secondo i dati sembra essersi concluso circa 10,8 miliardi di anni fa, seguito da un processo molto più lento che continua ancora oggi. Lo studio, a cui ha partecipato anche l’Istituto Nazionale di Astrofisica (Inaf) è stato recentemente pubblicato sulla rivista The Astrophysical Journal Letters.
Rappresentazione artistica della distribuzione e della disposizione delle stelle nel disco della Via Lattea. Crediti: Gabriel Pérez, Smm e Gaia.
Gran parte delle stelle che popolano la Via Lattea è distribuita su due dischi: uno sottile e più giovane, e uno più spesso e antico. Comprendere la loro formazione è stato per decenni uno dei maggiori enigmi dell’astrofisica galattica. Fino ad oggi, infatti, le osservazioni sono state compatibili con due scenari principali. Nel primo caso, le stelle nascono in un disco sottile e, nel tempo, le interazioni con le nubi di gas, i bracci a spirale e/o la barra galattica perturbano le loro orbite, allontanandole dal piano galattico. Nel secondo, le stelle si formano in distribuzioni che diventano via via più sottili man mano che il gas da cui nascono si stabilizza e tende ad accumularsi sul piano galattico.
Come orientarsi allora? «Per distinguere quale dei due meccanismi fosse corretto, è stato dapprima necessario conoscere con precisione l’età delle stelle, un’impresa estremamente ardua, in particolar modo per quelle più antiche», spiega a Media Inaf Santi Cassisi, dirigente di ricerca presso l’Inaf d’Abruzzo e coautore dello studio. «È qui che il contributo dell’Istituto Nazionale di Astrofisica si è rivelato determinante. Le stime di età elaborate dal progetto ChronoGal si basano infatti in modo cruciale sui modelli di evoluzione stellare – la libreria BaSti – e sui sofisticati strumenti di sintesi di popolazione ideati e sviluppati presso l’Inaf d’Abruzzo».
Cosa si evince dallo studio? I risultati mostrano che più le stelle sono giovani, più si trovano vicine al piano galattico, ma questo avvicinamento non è avvenuto a un ritmo costante. Il punto di svolta risale a circa 10,8 miliardi di anni fa. Prima di quel momento, il disco si è appiattito molto rapidamente: in soli 2 miliardi di anni, il suo spessore è passato da oltre 4100 anni luce (1,26 kpc) a circa 1600 anni luce (0,5 kpc). Successivamente, l’assottigliamento è diventato molto graduale, fino a portare il disco a uno spessore di circa 400 anni luce (0,1 kpc) per le stelle di più recente formazione.
Se le stelle fossero nate in un disco sottile allontanandosi gradualmente dal piano, il disco si sarebbe ispessito in modo lento e continuo. I dati, invece, dimostrano l’esatto contrario: un cambiamento così rapido non può essere spiegato da un processo lento e graduale, a maggior ragione in una galassia giovane soggetta a frequenti collisioni con altre galassie. I risultati presentati dal gruppo di ricerca si adattano invece al cosiddetto modello “upside-down” (sottosopra): il disco non nasce sottile, bensì spesso, poiché il gas da cui si formano le stelle è inizialmente molto turbolento. In seguito, si assottiglia man mano che il gas si “calma” e si deposita. Secondo gli autori, un disco così spesso si è formato durante quella fase di turbolenza iniziale, mentre il disco sottile si è formato più tardi, in una fase molto più tranquilla.
«Questo risultato risolve un problema classico dell’astrofisica», aggiunge Cassisi. «Nelle simulazioni, entrambi i modelli di formazione del disco erano possibili, ma mancavano prove osservative per determinare quale dei due si fosse effettivamente verificato nella Via Lattea. Questa è la prima chiara evidenza osservativa a favore di uno dei due modelli per le fasi primordiali della nostra Galassia. Ed è stato possibile grazie all’altissima precisione che abbiamo raggiunto nella stima delle età più antiche, un traguardo per il quale la libreria BaSti e gli strumenti di sintesi di popolazione hanno fornito un contributo cruciale».
Per saperne di più:
- Leggi l’articolo “A Two-stage Settling of the Milky Way Disk Revealed by Precise ChronoGal Ages”, di David Mirabal, Carme Gallart, Tomás Ruiz-Lara, Emma Fernández-Alvar, Anna B. A. Queiroz, Guillem Aznar-Menargues, Chris B. A. Brook, Santi Cassisi, Yllari K. González-Koda, Julio F. Navarro, pubblicato su The Astrophysical Journal Letters.