COME SBOCCIA IL DISCO GALATTICO

Generazioni di stelle scampanate

Una nuova simulazione spiega come i vari strati generazionali di stelle nella nostra (e in altre) galassie si incurvino sotto la spinta delle collisioni con altre galassie più piccole, giustificando le caratteristiche del cosiddetto disco galattico “spesso”

La galassia NGC 891, analoga alla Via Lattea, con sovrapposte le curve colorate che mostrano le “svasature” nella disposizione di stelle con età similari. Quando si considerano il comlesso di tutte le stelle, il disco mostra uno spessore costante, rappresentato dalle linee bianche dritte. Crediti: Adam Block, Mt. Lemmon SkyCenter, University of Arizona / Ivan Minchev, AIP

La galassia NGC 891, analoga alla Via Lattea, con sovrapposte le curve colorate che mostrano le “svasature” nella disposizione di stelle con età similari. Quando si considerano il complesso di tutte le stelle, il disco mostra uno spessore costante, rappresentato dalle linee bianche dritte. Crediti: Adam Block, Mt. Lemmon SkyCenter, University of Arizona / Ivan Minchev, AIP

Un annoso enigma sulla natura delle galassie a disco è stato finalmente risolto da un team di astronomi tedeschi, guidati da Ivan Minchev dell’Istituto Leibniz per l’Astrofisica di Potsdam (AIP). Utilizzando i più avanzati modelli teorici disponibili, il nuovo studio – in via di pubblicazione su Astrophysical Journal Letters – mostra come nel disco galattico i gruppi di stelle con la stessa età assumano sempre una disposizione “a campana” sotto la spinta di massicce collisioni galattiche.

Se considerate nel loro insieme, queste “svasature” – che possiamo visivamente immaginare come i petali di una rosa che sboccia, annidati l’una sull’altra – gonfiano il disco, e costituiscono ciò che gli astronomi chiamano il disco spesso, una delle strutture che contribuiscono all’architettura galattica. Una struttura peraltro molto discussa, tanto che alcuni scienziati non la ritengono neanche esistere.

«Siamo riusciti a dimostrare per la prima volta che i dischi galattici spessi non sono composti solo da stelle vecchie, ma devono anche contenere stelle giovani a distanze maggiori dal centro galattico», spiega Minchev. «La svasatura riscontrata in gruppi di stelle della stessa età è causata principalmente dal bombardamento di piccole galassie satelliti. Questo autoscontro cosmico pervade il giovane disco, costringendolo a gonfiarsi e ad allargarsi sui bordi».

Per arrivare a questo nuovo risultato, il gruppo tedesco ha fatto girare simulazioni numeriche su potenti super computer, esaminando poi la struttura delle galassie risultanti. Gli scienziati hanno trovato che le stelle di una determinata fascia d’età andavano a costituire un disco con bordi svasati, proprio come la bocca di una tromba.

Questa svasatura è inevitabile, secondo gli scienziati, poiché si genera quando la galassia principale si scontra con galassie più piccole, un fenomeno comune nel processo di formazione galattico. Per le stelle più vecchie, formatesi nella regione più interna della galassia, la svasatura avviene vicino al centro, mentre per le stelle giovani si verifica in corrispondenza della periferia della galassia. L’insieme di tutte le svasature prodotte dalle stelle di tutte le età dà origine ad un poco pronunciato disco spesso, come rilevato nelle osservazioni.

I vari component della Via Lattea. Il “disco spesso” stellare contrasta con il “disco sottile” ricco in gas. Crediti: Swinburne University of Technology

I vari componenti della Via Lattea. Il “disco spesso” stellare contrasta con il “disco sottile” ricco in gas. Crediti: Swinburne University of Technology

Secondo gli autori dello studio, uno degli aspetti più affascinanti delle galassie è che le stelle di cui sono composte possono essere divise in due popolazioni distinte dal punto di vista cinematico e chimico: un disco spesso esclusivamente stellare che avvolge un disco sottile che contiene anche polveri e gas.

Finora l’opinione prevalente è stata che le stelle del disco spesso debbano essere più vecchie; tuttavia nella Via Lattea si è osservato che le stelle più vecchie si trovano ad essere più vicine al centro, mentre quelle più giovani sono più sparse. Gli scienziati concordano sul fatto che questa disposizione è dovuta probabilmente a un meccanismo di formazione stellare che parte nel centro galattico e poi si diffonde nelle regioni esterne, in maniera simile a come le città crescono radialmente da un centro medievale alle periferie moderne. Ora, i risultati di Minchev e colleghi aiutano a risolvere questa contraddizione, mostrando come le stelle del disco galattico diventino più giovani man mano che ci si allontana verso i margini esterni.

«Con la nostra nuova comprensione della formazione del disco galattico spesso e di quello sottile, nonché della loro interazione, ci troviamo molto più vicini a risolvere uno dei problemi fondamentali dell’astrofisica galattica», conclude Minchev. «Le nostre previsioni saranno presto verificate con i dati della missione spaziale Gaia e di strumenti di alta precisione, come MUSE sul Very Large Telescope».

Per saperne di più:

  • Il preprint dello studio ‘On the formation of galactic thick disks‘, di Minchev et al.