Visualizzazione di un alone di stelle “rugose” intorno alla Via Lattea
La nostra galassia si è scontrata con molte altre nel corso della sua vita. Il telescopio spaziale Gaia dell’ESA rivela adesso che la più recente di queste collisioni è avvenuta miliardi di anni più tardi di quanto si pensasse.
La Via Lattea è cresciuta nel corso del tempo, quando altre galassie si sono avvicinate, si sono scontrate, sono state fatte a pezzi e consumate dalla nostra galassia. Ogni collisione ha innescato delle rughe che ancora oggi attraversano diverse famiglie di stelle, influenzando il loro modo di muoversi e di comportarsi nello spazio.
Uno degli obiettivi di Gaia è quello di svelare la storia della nostra galassia studiando queste rughe, cosa che sta facendo individuando le posizioni e i moti di oltre 100 000 stelle vicine alla nostra, una piccola frazione dei circa due miliardi di sorgenti che osserva.
“Invecchiando diventiamo più rugosi, ma il nostro lavoro rivela che per la Via Lattea è vero il contrario. È una sorta di Benjamin Button cosmico, che diventa meno rugoso con il passare del tempo“, afferma Thomas Donlon del Rensselaer Polytechnic Institute e dell’Università dell’Alabama a Huntsville, USA, e autore principale del nuovo studio Gaia. “Osservando il modo in cui queste rughe si dissipano nel tempo, possiamo risalire al momento in cui la Via Lattea ha subito il suo ultimo grande incidente – e risulta che questo è avvenuto miliardi di anni dopo rispetto a quanto pensavamo”.
Queste rughe galattiche sono state scoperte da Gaia solo nel 2018. Questo studio è il primo a determinare con precisione la tempistica della collisione che ha prodotto le rughe, confrontando le osservazioni con le simulazioni cosmologiche.
Strani movimenti
L’alone della Via Lattea contiene un grande gruppo di stelle con orbite insolite, molte delle quali si pensa siano state adottate nella nostra galassia durante un evento che gli astronomi chiamano “ultima grande fusione”. Come suggerisce il nome, si tratta dell’ultima volta che la nostra galassia ha subito una collisione significativa con un’altra galassia – che si ipotizza essere una massiccia galassia nana che ha inondato la Via Lattea di stelle che passano molto vicino al centro della nostra galassia.
Gli scienziati avevano datato questa fusione tra gli otto e gli undici miliardi di anni fa, quando la Via Lattea era agli albori, ed è nota come Gaia-Sausage-Enceladus (GSE). Ma i dati di Gaia – rilasciati nell’ambito della Data Release 3 del telescopio nel 2022 – suggeriscono ora che un’altra fusione potrebbe aver generato le stelle insolitamente in movimento.
Animazione di una galassia nana in collisione con la Via Lattea.
“Perché le rughe delle stelle siano così chiare come appaiono nei dati di Gaia, devono essersi unite a noi meno di tre miliardi di anni fa – almeno cinque miliardi di anni dopo rispetto a quanto si pensava in precedenza”, aggiunge la coautrice Heidi Jo Newberg, anch’essa del Rensselaer Polytechnic Institute. “Ogni volta che le stelle oscillano avanti e indietro attraverso il centro della Via Lattea si formano nuove rughe di stelle. Se si fossero unite a noi otto miliardi di anni fa, ci sarebbero così tante rughe una accanto all’altra che non le vedremmo più come elementi separati“.
La scoperta suggerisce che queste stelle non provengono dall’antica fusione GSE, ma da un evento più recente, la Virgo Radial Merger, che ha avuto luogo meno di tre miliardi di anni fa.
Riscrivere la storia
Ci sono prove che la fusione GSE sia avvenuta molto tempo fa nella storia della Via Lattea. Tuttavia, un lavoro recente ha messo in dubbio che una fusione antica e massiccia sia effettivamente necessaria per spiegare le proprietà della Via Lattea come la vediamo oggi, e che tutte le stelle originariamente associate alla GSE provengano dallo stesso evento di fusione.
Nel 2020, Thomas ha guidato lo studio che ha identificato le rughe delle stelle nella Via Lattea e le ha confrontate con le simulazioni di diverse possibili fusioni. “Possiamo vedere come le forme e il numero di rughe cambiano nel tempo utilizzando queste fusioni simulate. Questo ci permette di individuare il momento esatto in cui la simulazione corrisponde meglio a ciò che vediamo oggi nei dati Gaia della Via Lattea, un metodo che abbiamo utilizzato anche in questo nuovo studio“, spiega Thomas. “Così facendo, abbiamo scoperto che le rughe sono state probabilmente causate da una galassia nana che si è scontrata con la Via Lattea circa 2,7 miliardi di anni fa. Abbiamo chiamato questo evento Virgo Radial Merger“.
Da allora, Thomas e colleghi hanno esplorato ulteriormente questa fusione, affinando lentamente l’idea che molte delle stelle e dei detriti che si muovono in modo strano nell’alone interno della Via Lattea siano stati consegnati alla nostra galassia da una collisione di galassie molto più recente dell’ESG. Hanno anche chiarito che le stelle originariamente associate alla GSE potrebbero aver avuto origine da fusioni multiple, alcune antiche.
“La storia della Via Lattea è in continua riscrittura, in gran parte grazie ai nuovi dati di Gaia”, aggiunge Thomas. Il nostro quadro del passato della Via Lattea è cambiato radicalmente rispetto a dieci anni fa e credo che la nostra comprensione di queste fusioni continuerà a cambiare rapidamente“.
“Questo risultato – che una grande porzione della Via Lattea si è unita a noi solo negli ultimi miliardi di anni – rappresenta un grande cambiamento rispetto a quanto gli astronomi pensavano finora. Molti modelli e idee popolari sulla crescita della Via Lattea prevedono che una recente collisione frontale con una galassia nana di questa massa sia molto rara“.
È probabile che la fusione radiale della Vergine abbia portato con sé una famiglia di altre piccole galassie nane e ammassi stellari, che si sono uniti alla Via Lattea più o meno nello stesso momento.Le future esplorazioni riveleranno quali di questi oggetti più piccoli, che in precedenza si pensava fossero legati a un’antica GSE, sono invece legati a una più recente Virgo Radial Merger.
Incredibile collaborazione
Questa scoperta si aggiunge a una serie di risultati di Gaia che stanno riscrivendo la storia della nostra casa cosmica. Il telescopio spaziale si trova in una posizione unica per esplorare la miriade di stelle nei nostri cieli e ad oggi ha compilato un set di dati senza pari sulle posizioni, le distanze e i moti di circa 1,5 miliardi di stelle.
“Gaia è una missione estremamente produttiva che sta trasformando la nostra visione del cosmo”, afferma Timo Prusti, Project Scientist di Gaia all’ESA. “Risultati come questo sono possibili grazie all’incredibile lavoro di squadra e alla collaborazione tra un numero enorme di scienziati e ingegneri in tutta Europa e non solo”.
“Questa scoperta migliora le nostre conoscenze sui numerosi e complicati eventi che hanno dato forma alla Via Lattea, aiutandoci a capire meglio come si formano e si modellano le galassie, in particolare la nostra galassia.”
La Macchina del Tempo 