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  • Categoria dell'articolo:Scienza
  • Ultima modifica dell'articolo:26 Aprile 2022

La Via Lattea è più antica di quanto pensassero gli astronomi, o parte di essa lo è. Uno studio appena pubblicato mostra che parte del disco ha due miliardi di anni in più di quanto pensassimo. La regione, chiamata disco spesso, iniziò a formarsi solo 0,8 miliardi di anni dopo il Big Bang.

Una coppia di astronomi ha ricostruito la storia della Via Lattea in modo più dettagliato che mai. I loro risultati si basano su dati dettagliati della missione Gaia dell’ESA e del telescopio spettroscopico in fibra multioggetto (LAMOST) della Cina (LAMOST). La chiave di questa scoperta risiede nelle stelle subgiganti.

Il documento è ” Un’immagine risolta nel tempo della storia della prima formazione della nostra Via Lattea ” ed è online sulla rivista Nature. Gli autori sono Maosheng Xiang e Hans-Walter Rix, entrambi del Max-Planck Institute for Astronomy (MPIA.)

“I nostri risultati forniscono dettagli squisiti su quella parte della Via Lattea, come il suo compleanno, il suo tasso di formazione stellare e la storia dell’arricchimento dei metalli. Mettere insieme queste scoperte usando i dati di Gaia sta rivoluzionando la nostra immagine di quando e come si è formata la nostra galassia”.

Maosheng Xiang, coautore dello studio, MPIA.

Una delle cose più difficili da determinare su una stella è la sua età. La composizione di una stella, o metallicità, è la chiave per trovare la sua età. Più accuratamente gli astronomi possono misurare la metallicità, più accuratamente possono determinarne l’età. L’Universo primordiale conteneva quasi esclusivamente idrogeno ed elio. Gli elementi più pesanti dell’idrogeno e dell’elio vengono prodotti nelle stelle e si diffondono nell’Universo quando quelle stelle muoiono ed esplodono. Gli astronomi chiamano “metalli” ogni elemento più pesante dei due elementi primordiali.

Le stelle con metallicità inferiore sono più vecchie perché si sono formate quando erano disponibili principalmente solo idrogeno ed elio. Quindi, quando gli astronomi identificano una popolazione di stelle contenenti principalmente idrogeno ed elio, sanno che quelle stelle sono più vecchie. Quando trovano una popolazione di stelle con proporzioni più elevate di metalli, sanno che quelle stelle devono essere più giovani.

Le misurazioni di precisione dell’età sono il Santo Graal in alcuni aspetti dell’astronomia, il che è vero in questo caso. Xiang e Rix hanno usato qualcosa di più della semplice metallicità per determinare le età stellari. Si sono concentrati su un tipo specifico di stella: le subgiganti. La fase della subgigante nella vita di una stella è relativamente breve, quindi gli astronomi possono determinare l’età di una stella in modo più accurato quando è una subgigante. I subgiganti stanno passando a giganti rosse e non producono più energia nei loro nuclei. Invece, la fusione si è spostata in un guscio attorno al nucleo.

In questo studio, la coppia di scienziati ha utilizzato i dati LAMOST per determinare la metallicità di circa 250.000 stelle in diverse parti della Via Lattea. Hanno anche utilizzato i dati Gaia che forniscono dati precisi sulla posizione e sulla luminosità per circa 1,5 miliardi di stelle.

La missione Gaia dell’ESA è responsabile di una maggiore accuratezza in questo studio e in molti altri. Prima di Gaia, gli astronomi lavoravano abitualmente con incertezze sull’età stellare comprese tra il 20% e il 40%. Ciò significava che l’età potrebbe essere spostata di un miliardo di anni, il che è molto. Ma Gaia ha cambiato tutto questo. L’attuale rilascio di dati dalla missione è Gaia EDR 3 o Early Data Release 3, ed è un grande miglioramento. EDR3 fornisce posizioni 3D precise di oltre 330.000 stelle. Fornisce inoltre misurazioni ad alta precisione dei movimenti delle stelle nello spazio.

I ricercatori hanno utilizzato tutti questi dati di Gaia e LAMOST e li hanno confrontati con modelli noti di parametri stellari per determinare l’età delle subgiganti con maggiore precisione. “Con i dati sulla luminosità di Gaia, siamo in grado di determinare l’età di una stella subgigante fino a una piccola percentuale“, ha affermato Maosheng. I subgiganti sono sparsi nelle diverse parti della Via Lattea, consentendo ai ricercatori di mettere insieme le età degli altri componenti e costruire una linea temporale della storia della Via Lattea.

Lo studio mostra due fasi distinte nella storia della nostra galassia. La prima fase iniziò 0,8 miliardi di anni fa, quando il disco spesso iniziò a formare stelle. Anche le regioni interne dell’alone galattico iniziarono a svilupparsi. Due miliardi di anni dopo, una fusione portò al completamento la formazione stellare nel disco spesso. Una galassia nana chiamata Gaia-Sausage-Enceladus si è fusa con la Via Lattea.

La galassia nana Gaia-Sausage-Enceladus (GSE) non ha la forma di una salsiccia. Prende il nome dal tracciare le sue stelle su una carta della velocità, dove le loro orbite sono molto allungate. Quando GSE si è fusa con la Via Lattea, ha contribuito a creare il disco spesso e il gas che ne è derivato ha alimentato la formazione stellare in quella parte della galassia. La fusione riempì anche di stelle l’alone della Via Lattea. Gli astronomi pensano che l’ammasso globulare NGC 2808 potrebbe essere il nucleo residuo della salsiccia di Gaia. NGC 2808 è uno degli ammassi globulari più massicci della Via Lattea.

La formazione stellare innescata nel disco spesso dal GSE è durata circa 4 miliardi di anni. Circa 6 miliardi di anni dopo il Big Bang, il gas era tutto esaurito. Durante quel periodo, la metallicità del disco spesso aumentò di oltre un fattore dieci.

Lo studio ha anche trovato una correlazione molto stretta tra la metallicità e l’età delle stelle nell’intero disco. Ciò significa che il gas fornito con il GSE deve essere stato turbolento, causando una miscelazione più completa nel disco.

Gli astronomi hanno scoperto solo di recente la fusione del GSE nel 2018. Scoperte come questa hanno plasmato la nostra comprensione della storia della Via Lattea e la linea temporale dello sviluppo della galassia sta diventando più chiara. Questo nuovo studio ci fornisce un resoconto più dettagliato.

“Dalla scoperta dell’antica fusione con Gaia-Sausage-Enceladus, nel 2018, gli astronomi hanno sospettato che la Via Lattea fosse già lì prima che si formasse l’alone, ma non avevamo un quadro chiaro di come fosse quella Via Lattea. I nostri risultati forniscono dettagli squisiti su quella parte della Via Lattea, come il suo compleanno, il tasso di formazione stellare e la storia dell’arricchimento dei metalli. Mettere insieme queste scoperte utilizzando i dati di Gaia sta rivoluzionando la nostra immagine di quando e come si è formata la nostra galassia”, afferma Maosheng.

Negli ultimi anni gli astronomi hanno scoperto maggiori dettagli sulla Via Lattea. Ma è difficile mappare la sua struttura perché ci siamo nel mezzo. La missione Gaia dell’ESA è il nostro miglior catalogo delle stelle della Via Lattea. E ogni rilascio di dati migliora sempre di più.

“Con ogni nuova analisi e rilascio di dati, Gaia ci consente di ricostruire la storia della nostra galassia con dettagli ancora più senza precedenti. Con il rilascio di Gaia DR3 a giugno, gli astronomi potranno arricchire la storia con ancora più dettagli”, afferma Timo Prusti, Gaia Project Scientist per l’ESA.

La missione Gaia è essenziale, ma le osservazioni di altre galassie come la Via Lattea forniscono anche agli astronomi informazioni sulla struttura e sulla storia della Via Lattea. Ma osservare le galassie solo due miliardi di anni dopo il Big Bang è difficile. Ciò richiede potenti telescopi a infrarossi. Fortunatamente, un telescopio spaziale a infrarossi tanto atteso sta per iniziare presto le osservazioni.

Il James Webb Space Telescope (JWST) ha il potere di guardare indietro nel tempo ai primi anni dell’Universo. Sarà in grado di vedere le prime galassie simili alla Via Lattea dell’Universo. Gli astronomi vogliono saperne di più sulla fusione del GSE e su come ha portato alla formazione stellare e ha plasmato lo spesso disco della nostra galassia solo due miliardi di anni dopo il Big Bang. Le osservazioni JWST di antiche galassie ad alto spostamento verso il rosso simili alla Via Lattea potrebbero aiutare a rispondere ad alcune domande e compilare una storia galattica più dettagliata.

Il James Webb Space Telescope è stato costruito per rispondere ad alcune delle nostre più grandi domande sull'Universo primordiale, incluso come si sono formate le prime galassie.  Questa domanda si riferisce direttamente a come è iniziata e cresciuta la Via Lattea.  Credito immagine: ESA
Il James Webb Space Telescope è stato costruito per rispondere ad alcune delle nostre più grandi domande sull’Universo primordiale, incluso come si sono formate le prime galassie. Questa domanda si riferisce direttamente a come è iniziata e cresciuta la Via Lattea. Credito immagine: ESA

E a giugno, l’ESA rilascerà la terza versione completa dei dati di Gaia, chiamata DR3. Il catalogo DR3 conterrà età, metallicità e spettri per oltre 7 milioni di stelle. DR3 e JWST saranno una potente combinazione.

Cosa ci diranno tutti questi dati?

Con l’evoluzione dell’Universo, le galassie devono mangiare o essere mangiate. La gravità attira le galassie, ma anche l’Universo si sta espandendo grazie all’energia oscura e l’energia oscura allontana le galassie. Quindi le galassie tendono a raggrupparsi in gruppi. La Via Lattea fa parte del Gruppo Locale.

I gruppi rimangono internamente coerenti a causa della gravità combinata delle galassie, ma i gruppi si allontanano l’uno dall’altro a causa dell’espansione. Alla fine, le galassie più grandi di un gruppo consumano quelle più piccole. La Via Lattea ha consumato il GSE e gli ammassi globulari. E sta consumando la Grande Nube di Magellano, che sta consumando la sua vicina ancora più piccola, la Piccola Nube di Magellano. Alla fine, la Via Lattea consumerà entrambi e poi, in circa 4,5 miliardi di anni, si fonderà con l’ancora più grande Galassia di Andromeda, un altro membro del Gruppo Locale.

È una situazione strana perché il futuro della Via Lattea potrebbe essere più facile da discernere rispetto al suo passato. Questo è l’enigma di un Universo in espansione: le prove che cerchiamo continuano ad allontanarsi da noi, perse nel tempo e nella distanza. Ma il JWST e il Gaia DR3 hanno il potenziale per ribaltare la situazione sull’Universo in espansione. Insieme possono gettare più luce sulla storia della Via Lattea e sui dettagli delle fusioni di galassie in generale. Speriamo di finire con una cronologia storica molto più completa.

Crediti

universetoday.com