Impressione dell’artista della fusione tra la galassia Gaia-Encelado e la nostra Via Lattea, avvenuta durante le prime fasi di formazione della nostra Galassia, 10 miliardi di anni fa.
La missione Gaia dell’ESA ha fatto un importante passo avanti nel svelare la storia della formazione della Via Lattea.
Invece di formarsi da sola, la nostra Galassia si è fusa con un’altra grande galassia all’inizio della sua vita, circa 10 miliardi di anni fa. Le prove sono disseminate in tutto il cielo intorno a noi, ma ci sono voluti Gaia e la sua straordinaria precisione per mostrarci ciò che è stato nascosto in bella vista per tutto il tempo.
Gaia misura la posizione, il movimento e la luminosità delle stelle a livelli di precisione senza precedenti.
Utilizzando i primi 22 mesi di osservazioni, un team di astronomi guidato da Amina Helmi, Università di Groningen, paesi Bassi, esaminato sette milioni di stelle – quelli per i quali il 3D posizioni e le velocità sono disponibili – e ha scoperto che circa 30.000 di loro erano parte di un ‘strano collezione’ in movimento attraverso la Via Lattea. Le stelle osservate in particolare stanno attualmente passando dal nostro quartiere solare.
Simulazione al computer della fusione tra una galassia come la giovane Via Lattea, le cui stelle sono mostrate in ciano, e una galassia più piccola, indicata in rosso.Secondo uno studio basato sul secondo rilascio di dati della missione Gaia dell’ESA, gli astronomi stimano che un evento di fusione significativo come quello mostrato in questa animazione si sia verificato durante le prime fasi di formazione della Via Lattea, dieci miliardi di anni fa. Tale fusione ha portato a due componenti importanti della nostra Galassia, l’alone e il disco spesso.Le stelle appartenenti alla galassia accresciuta, che è stata chiamata Gaia-Encelado, sono intervallate dalle stelle della Via Lattea e possono essere viste in tutto il cielo, ma possono essere rivelate solo grazie alla straordinaria precisione di Gaia.La simulazione mostrata in questa animazione è descritta in documenti di Á. Villalobos e A. Helmi pubblicati nel 2008 e nel 2009.Ulteriori informazioni: Fantasmi galattici: Gaia scopre un evento importante nella formazione della Via Lattea. Credit: Koppelman, Villalobos & Helmi, Kapteyn Astronomical Institute, Università di Groningen, Paesi Bassi
Siamo così profondamente radicati in questa collezione che le sue stelle ci circondano quasi completamente, e così può essere visto attraverso la maggior parte del cielo.
Anche se sono intervallate da altre stelle, le stelle della collezione si sono distinte nei dati Gaia perché si muovono tutte lungo traiettorie allungate nella direzione opposta alla maggior parte degli altri cento miliardi di stelle della Galassia, incluso il Sole.
Si sono anche distinti nel cosiddetto diagramma di Hertzprung-Russell-che viene utilizzato per confrontare il colore e la luminosità delle stelle – indicando che appartengono a una popolazione stellare chiaramente distinta.
L’enorme numero di stelle in movimento strano coinvolte incuriosì Amina e i suoi colleghi, che sospettavano che potessero avere qualcosa a che fare con la storia della formazione della Via Lattea e si misero al lavoro per capire le loro origini.
In passato, Amina e il suo gruppo di ricerca avevano usato simulazioni al computer per studiare cosa succede alle stelle quando due grandi galassie si fondono. Quando ha confrontato quelli con i dati Gaia, i risultati simulati corrispondevano alle osservazioni.
“La collezione di stelle che abbiamo trovato con Gaia ha tutte le proprietà di ciò che ci si aspetterebbe dai detriti di una fusione galattica”, afferma Amina, autrice principale del documento pubblicato oggi su Nature.
Impressione dell’artista di detriti della galassia Gaia-Encelado. Gaia-Encelado si fuse con la nostra Via Lattea durante le sue prime fasi di formazione, 10 miliardi di anni fa, e i suoi detriti possono ora essere trovati in tutta la Galassia. Le posizioni e i movimenti delle stelle (mostrati con frecce gialle) hanno lo scopo di rappresentare quelli delle stelle originariamente appartenenti a Gaia-Encelado. Sono stati estratti da una simulazione al computer esistente di una fusione con caratteristiche simili a quella scoperta da Gaia.
In altre parole, la collezione è ciò che si aspettavano dalle stelle che un tempo facevano parte di un’altra galassia e sono state consumate dalla Via Lattea. Le stelle ora formano la maggior parte dell’alone interno della nostra Galassia – una componente diffusa di vecchie stelle che sono nate nei primi tempi e ora circondano la maggior parte della Via Lattea nota come rigonfiamento centrale e disco.
Il disco Galattico stesso è composto da due parti. C’è il disco sottile, che è a poche centinaia di anni luce di profondità e contiene il modello di bracci a spirale fatta da stelle luminose. E c’è il disco spesso, che è profondo qualche migliaio di anni luce. Contiene circa il 10-20% delle stelle della Galassia, ma le sue origini sono state difficili da determinare.
Secondo le simulazioni del team, oltre a fornire le stelle halo, la galassia accresciuta potrebbe anche aver disturbato le stelle preesistenti della Via Lattea per aiutare a formare il disco spesso.
“Siamo diventati certi della nostra interpretazione solo dopo aver completato i dati Gaia con ulteriori informazioni sulla composizione chimica delle stelle, fornite dal ground-based APOGEE Survey”, afferma Carine Babusiaux, Université Grenoble Alpes, Francia, e secondo autore del documento.
Le stelle che si formano in diverse galassie hanno composizioni chimiche uniche che corrispondono alle condizioni della galassia di casa. Se questa collezione di stelle fosse davvero i resti di una galassia che si è fusa con la nostra, le stelle dovrebbero mostrare un’impronta di questo nella loro composizione. E l’hanno fatto.
Gli astronomi chiamarono questa galassia Gaia-Encelado dopo uno dei Giganti dell’antica mitologia greca, che era la progenie di Gaia, la Terra, e Urano, il Cielo.
“Secondo la leggenda, Encelado fu sepolto sotto l’Etna, in Sicilia, e responsabile dei terremoti locali. Allo stesso modo, le stelle di Gaia-Encelado sono state profondamente sepolte nei dati di Gaia e hanno scosso la Via Lattea, portando alla formazione del suo spesso disco”, spiega Amina.
Anche se non erano necessarie ulteriori prove, il team ha anche trovato centinaia di stelle variabili e 13 ammassi globulari nella Via Lattea che seguono traiettorie simili a quelle delle stelle di Gaia-Encelado, indicando che erano originariamente parte di quel sistema.
Gli ammassi globulari sono gruppi di fino a milioni di stelle, tenuti insieme dalla loro gravità reciproca e orbitanti attorno al centro di una galassia. Il fatto che così tanti ammassi potrebbero essere collegati a Gaia-Encelado è un’altra indicazione che questa doveva essere una volta una grande galassia a sé stante, con un proprio entourage di ammassi globulari.
Ulteriori analisi hanno rivelato che questa galassia aveva circa le dimensioni di una delle Nubi di Magellano – due galassie satelliti circa dieci volte più piccole delle dimensioni attuali della Via Lattea.
Dieci miliardi di anni fa, tuttavia, quando ebbe luogo la fusione con Gaia-Encelado, la Via Lattea stessa era molto più piccola, quindi il rapporto tra i due era più simile a quattro a uno. E ‘ stato quindi chiaramente un duro colpo per la nostra Galassia.
Un’impressione artistica della nostra galassia della Via Lattea, una “galassia a spirale barrata” di circa 13 miliardi di anni che ospita alcune centinaia di miliardi di stelle. A sinistra, una vista frontale mostra la struttura a spirale del Disco Galattico, dove si trova la maggior parte delle stelle, intervallate da una diffusa miscela di gas e polvere cosmica. Il disco misura circa 100.000 anni luce e il Sole si trova circa a metà strada tra il suo centro e la sua periferia. A destra, una vista sul bordo rivela la forma appiattita del disco. Le osservazioni indicano una sottostruttura: un disco sottile alto circa 700 anni luce incorporato in un disco spesso, alto circa 3000 anni luce e popolato da stelle più vecchie. Il bordo in vista mostra anche il Rigonfiamento Galattico, situato nella parte centrale della Via Lattea e che ospita circa 10 miliardi di stelle, che sono principalmente vecchie e rosse. Il rigonfiamento, visibile anche nella vista frontale a sinistra, ha una forma allungata complessiva che ricorda quella di una barra a forma di arachide, con una mezza lunghezza di circa 10.000 anni luce, rendendo la Via Lattea una galassia a spirale barrata. Oltre il disco e il rigonfiamento c’è l’alone stellare, una struttura approssimativamente sferica con un raggio di circa 100.000 anni luce, contenente stelle isolate e molti ammassi globulari-grandi conglomerati compatti di alcune delle stelle più antiche della Galassia. Su una scala più grande, la Via Lattea è incastonata in un alone ancora più grande di materia oscura invisibile.
“Vedere che ora stiamo iniziando a svelare la storia della formazione della Via Lattea è molto eccitante”, afferma Anthony Brown, dell’Università di Leiden, nei Paesi Bassi, che è coautore del documento e anche presidente del Gaia Data Processing and Analysis Consortium Executive.
Fin dalle prime discussioni sulla costruzione di Gaia 25 anni fa, uno degli obiettivi chiave della missione era esaminare i vari flussi stellari nella Via Lattea e ricostruire la sua storia antica. Quella visione sta dando i suoi frutti.
“Gaia è stata costruita per rispondere a queste domande”, dice Amina. “Ora possiamo dire che questo è il modo in cui la Galassia si è formata in quelle prime epoche. E ‘ fantastico. È così bello e ti fa sentire così grande e così piccolo allo stesso tempo.”
” Leggendo i moti delle stelle sparse nel cielo, siamo ora in grado di riavvolgere la storia della Via Lattea e scoprire una pietra miliare nella sua formazione, e questo è possibile grazie a Gaia”, conclude Timo Prusti, scienziato del progetto Gaia presso l’ESA.
Pubblicazione: “La fusione che ha portato alla formazione dell’alone stellare interno della Via Lattea e del disco spesso” di A. Helmi et al è pubblicata su Nature.