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Via Lattea: in atto lo scontro con il Sagittario

Gli astronomi hanno riflettuto per anni sul perché la nostra galassia, la Via Lattea, sia deformata. I dati del satellite di mappatura stellare dell’ESA Gaia suggeriscono che la distorsione potrebbe essere causata da una collisione in corso con un’altra, più piccola, galassia, che invia increspature attraverso il disco galattico come una roccia gettata nell’acqua.

Un nuovo studio guidato dall’Inaf di Bologna ha ricostruito le tracce di questa lotta impari. Utilizzando i dati del telescopio spaziale dell’Esa Gaia, gli scienziati hanno passato in rassegna 11 ammassi globulari della Via Lattea. Qui il team di ricerca ha scovato i resti delle cosiddette code mareali, brandelli di stelle prodotti dallo scontro tra le due galassie.

Quando due galassie si scontrano migliaia di stelle vengono strappate via dalla galassia vincitrice, mentre quella che soccombe a volte viene assorbita. È ciò che sta succedendo nella nostra dimora galattica, che da miliardi di anni si sta scontrando con la galassia nana del Sagittario. Una battaglia lunghissima, che secondo gli astronomi finirà con la vittoria finale della Via Lattea.

Degli 11 ammassi globulari analizzati, 6 sono risultati parte delle code mareali. Il che significa che questi insiemi di stelle un tempo appartenevano alla galassia del Sagittario, e che dopo lo scontro sono stati scaraventati qui da noi. Ci sono poi altri tre possibili candidati, che dovranno essere sottoposti a ulteriori verifiche, mentre due ammassi globulari sono stati esclusi.

Le antiche guerre stellari consumate nella nostra galassia hanno dunque lasciato diverse tracce. Il prossimo scontro è atteso tra una decina di milioni di anni, prima della sconfitta definitiva della piccola ma accanita galassia del Sagittario.

galassia nana del Sagittario
Mappa di densità della regione attorno alla galassia nana del Sagittario. In nero quattro degli ammassi globulari appartenenti alla galassia nana. Crediti: M. Bellazzini et al., A&A, 2020

Anche se la galassia del Sagittario non può competere per stazza con la Via Lattea, grazie a una serie di colpi ben assestati è riuscita a deformarla irrimediabilmente. Gli astronomi pensano addirittura che sia proprio il Sagittario il principale responsabile dell’attuale aspetto della nostra galassia.

Il primo scontro sarebbe avvenuto quasi due miliardi di anni fa. Come conseguenza dell’impatto, sarebbero iniziati a emergere i bracci a spirale tipici della Via Lattea. Scontro dopo scontro, secondo gli astronomi la Via Lattea è già destinata alla vittoria. Il prossimo round è previsto tra una decina di milioni di anni, e alla fine della partita si pensa che il Sagittario sarà totalmente assorbito dalla Via Lattea.

Il nuovo studio ha scovato per la prima volta i resti delle code mareali prodotte dalle antiche collisioni tra Sgr e la nostra galassia. In particolare i ricercatori hanno utilizzato i dati di Gaia per passare in rassegna 11 ammassi globulari della Via Lattea. Un ammasso globulare è un insieme di stelle a forma di sfera che orbita attorno al centro di una galassia.

Gli scienziati, guidati da Michele Bellazzini dell’Inaf, hanno scoperto che 6 ammassi globulari della Via Lattea sono effettivamente parte delle code mareali. Il che significa che questi insiemi di stelle un tempo appartenevano alla galassia del Sagittario, e che in seguito allo scontro sono stati scaraventati qui da noi.

Degli 11 reperti analizzati da Gaia, i 6 originari della galassia nana si chiamano M54Ter7Arp2Ter8Pal12 e Whiting1. Ci sono poi altri tre possibili candidati, Ngc2419Ngc5634 e Ngc4147, che dovranno essere sottoposti a ulteriori verifiche. Esclusi invece i due ammassi globulari Pal2 e Ngc6284, che probabilmente hanno un’origine differente.

ammassi globulari
Gli undici ammassi globulari presi in esame nello studio. Quelli risultati appartenere alla galassia nana del Sagittario sono M54, Ter7, Arp2, Ter8, Pal12 e Whiting 1. Sono candidati promettenti Ngc2419, Ngc 5634 e Ngc 4147. Improbabili, invece, Pal2 e Ngc6284. Crediti: M. Bellazzini et al., A&A, 2020

Rilevamento della deformazione

La nostra galassia, laVia Lattea, è un disco formato da stelle e gas deformato, distorto. La causa di tale distorsione resta ancora un mistero che la comunità scientifica sta provando a risolvere ormai da tempo. Lo studio, guidato dall’Istituto Nazionale di Astrofisica (Inaf) e condotto attraverso i dati rilasciati dal telescopio spaziale Esa Gaia, suggerisce una nuova teoria.

Il warp galattico della Via Lattea – termine utilizzato dagli esperti per indicare la deformazione del disco di una galassia – produce un’onda che si propaga attorno al centro galattico.  Misurando la velocità di propagazione, il team di ricerca ha scoperto che il suo valore è pari a circa un terzo della velocità con cui si spostano le stelle del disco nel loro moto di rotazione.

L’onda, dunque, viaggia molto rapidamente; questo dato ha portato gli scienziati ritenere che la causa sia legata ad un’interazione recente o ancora in corso con un’altra galassia più piccola. I risultati dello studio evidenziano, inoltre, che le forze esterne provenienti dalle interazioni con altre galassie svolgono un ruolo significativo nei moti di stelle e gas nelle regioni esterne del disco galattico.

«Secondo il nostro modello, le stelle della nostra galassia stanno ‘planando’ sul warp, come dei surfisti cavalcano le onde del mare. Basandoci sulla velocità ottenuta, il warp completerebbe una rotazione attorno al centro della Via Lattea tra 600 e 700 milioni di anni», afferma Eloisa Poggio dell’Inaf di Torino, autore principale dello studio.

«È molto più veloce di quanto ci aspettassimo in base alle previsioni di altri modelli». La velocità del warp è, tuttavia, più lenta della velocità con cui le stelle stesse orbitano attorno al centro galattico. Il Sole, ad esempio, completa una rotazione in circa 220 milioni di anni.

Tali intuizioni sono state possibili solo grazie alla precisione con cui la missione Gaia riesce a mappare la Via Lattea, determinando accuratamente le posizioni di oltre un miliardi di stelle e stimandone la distanza, fornendo un contributo fondamentale nello studio della nostra galassia.

La galassia nana del Sagittario nella visione del cielo di Gaia
La galassia nana del Sagittario nella visione del cielo di Gaia

Il disco galattico deformato della Via Lattea oscilla come una trottola

Dalla fine degli anni ’50, gli astronomi hanno saputo che il disco della Via Lattea – dove risiedono la maggior parte delle sue centinaia di miliardi di stelle – non è piatto ma un po ‘curvo verso l’alto da un lato e verso il basso dall’altro.

Per anni hanno discusso di ciò che sta causando questo ordito. Hanno proposto varie teorie tra cui l’influenza del campo magnetico intergalattico o gli effetti di un alone di materia oscura, una grande quantità di materia invisibile che dovrebbe circondare le galassie. Se un tale alone avesse una forma irregolare, la sua forza gravitazionale potrebbe piegare il disco galattico.

Con la sua indagine unica su oltre un miliardo di stelle nella nostra galassia, Gaia potrebbe essere la chiave per risolvere questo mistero.

Un team di scienziati che utilizza i dati del secondo rilascio di dati Gaia ha ora confermato i precedenti suggerimenti secondo cui questo ordito non è statico ma cambia il suo orientamento nel tempo. Gli astronomi chiamano questo fenomeno precessione e potrebbe essere paragonato al dondolio di una trottola mentre il suo asse ruota.

Inoltre, la velocità con cui il ordito procede è molto più veloce del previsto, più veloce del campo magnetico intergalattico o dell’alone di materia oscura. Ciò suggerisce che l’ordito deve essere causato da qualcos’altro. Qualcosa di più potente – come una collisione con un’altra galassia.

Il disco galattico deformato della Via Lattea oscilla come una trottola. Credito: Stefan Payne-Wardenaar
Il disco galattico deformato della Via Lattea oscilla come una trottola. Credito: Stefan Payne-Wardenaar

Abbiamo misurato la velocità dell’ordito confrontando i dati con i nostri modelli. In base alla velocità ottenuta, l’ordito completerebbe una rotazione attorno al centro della Via Lattea tra 600 e 700 milioni di anni ” , afferma Eloisa Poggio dell’Astrofisica di Torino Osservatorio, Italia, autore principale dello studio, pubblicato su Nature Astronomy. ” È molto più veloce di quanto ci aspettassimo sulla base delle previsioni di altri modelli, come quelli che osservano gli effetti dell’alone non sferico. ”

La velocità dell’ordito è, tuttavia, più lenta della velocità con cui le stelle stesse orbitano attorno al centro galattico. Il Sole, ad esempio, completa una rotazione in circa 220 milioni di anni.

Tali intuizioni sono state possibili solo grazie alla capacità senza precedenti della missione Gaia di mappare la nostra galassia, la Via Lattea, in 3D, determinando accuratamente le posizioni di oltre un miliardo di stelle nel cielo e stimandone la distanza.

Il telescopio simile a un disco volante misura anche le velocità con cui le singole stelle si muovono nel cielo, consentendo agli astronomi di “riprodurre” il film della storia della Via Lattea avanti e indietro nel tempo per milioni di anni.

” È come avere una macchina e provare a misurare la velocità e la direzione di viaggio di questa macchina in un periodo di tempo molto breve e poi, sulla base di questi valori, provare a modellare la traiettoria passata e futura della macchina ” , afferma Ronald Drimmel , astronomo di ricerca presso l’Osservatorio Astrofisico di Torino e coautore del documento.

” Se effettuiamo tali misurazioni per molte auto, potremmo modellare il flusso del traffico. Allo stesso modo, misurando i movimenti apparenti di milioni di stelle attraverso il cielo, possiamo modellare processi su larga scala come il movimento dell’ordito. ”

La struttura della nostra galassia, la Via Lattea. Credito: Stefan Payne-Wardenaar; Inserto: NASA / JPL-Caltech; Layout: ESA
La struttura della nostra galassia, la Via Lattea. Credito: Stefan Payne-Wardenaar; Inserto: NASA / JPL-Caltech; Layout: ESA

Gli astronomi non sanno ancora quale galassia potrebbe causare l’increspatura né quando è iniziata la collisione.

Uno dei contendenti è il Sagittario , una galassia nana in orbita attorno alla Via Lattea, che si ritiene abbia attraversato diverse volte il disco galattico della Via Lattea in passato.

Gli astronomi pensano che il Sagittario sarà gradualmente assorbito dalla Via Lattea, un processo che è già in corso .

” Con Gaia, per la prima volta, abbiamo una grande quantità di dati su una grande quantità di stelle, il cui movimento è misurato in modo così preciso che possiamo provare a capire i movimenti su larga scala della galassia e modellare la sua storia di formazione ” , afferma Jos de Bruijne, vice scienziato del progetto Gaia dell’ESA. ” Questo è qualcosa di unico. Questa è davvero la rivoluzione di Gaia. ”

Per quanto impressionante l’ordito e la sua precessione appaiano su scala galattica, gli scienziati ci rassicurano che non ha effetti evidenti sulla vita sul nostro pianeta.

” Il Sole è alla distanza di 26000 anni luce dal centro galattico dove l’ampiezza dell’ordito è molto piccola ” , dice Eloisa. “Le nostre misurazioni erano principalmente dedicate alle parti esterne del disco galattico, fino a 52000 anni luce dal centro galattico e oltre. ”

Gaia aveva precedentemente scoperto prove di collisioni tra la Via Lattea e altre galassie nel recente e lontano passato, che possono ancora essere osservate nei modelli di movimento di grandi gruppi di stelle miliardi di anni dopo che si sono verificati gli eventi.

Nel frattempo, il satellite, attualmente al sesto anno della sua missione, continua a scansionare il cielo e un consorzio su scala europea è impegnato a elaborare e analizzare i dati che continuano a fluire verso la Terra.

Gli astronomi di tutto il mondo attendono con ansia i prossimi due rilasci di dati di Gaia , previsti per la fine del 2020 e nella seconda metà del 2021, rispettivamente, per affrontare ulteriori misteri della galassia che chiamiamo casa.

AsiTV – Da miliardi di anni la Via Lattea si sta scontrando con la galassia nana del Sagittario. Uno studio dell’Inaf ha scovato i resti di queste antiche guerre stellari

 

Riferimenti e approfondimenti

  1. Astronomy & Astrophysics “Globular Clusters in the Sagittarius stream. Revising members and candidates with Gaia DR2”, di Michele Bellazzini, Rodrigo Ibata, Khyati Malhan, Nicolas Martin, Benoit Famaey e Guillaume Thomas
  2. Evidence of a dynamically evolving Galactic warpNature Astronomy 
  3. Prova di un ordito galattico in evoluzione dinamica ” di E. Poggio et al. è pubblicato in Nature Astronomy .
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