EVOLUZIONE CHIMICA DI GAIA-ENCELADO

L’età della Salsiccia

Grazie a una sorta di “cronometro cosmico” basato sulla composizione chimica di un campione di stelle, un team guidato da Fiorenzo Vincenzo della University of Birmingham – e del quale fanno parte anche Francesco Calura e Gabriele Cescutti dell’Istituto nazionale di astrofisica – è riuscito a ricostruire caratteristiche ed età della Salsiccia, una galassia nana cannibalizzata 10 miliardi di anni fa dalla Via Lattea

La Via Lattea sopra l’Osservatorio di Cerro Tololo in Cile. Crediti: Andreas Papadopoulos

Il titolo lo hanno preso a prestito dalla letteratura. Pubblicato il 14 maggio su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, lo hanno chiamato “The Fall of a Giant”, parodiando il primo volume della Trilogia del Secolo di Ken Follett. Sottotitolo: l’evoluzione chimica di Encelado, alias la Salsiccia di Gaia. Proviamo a fare un po’ di ordine, partendo dalla fine. Gaia è il telescopio dell’Agenzia spaziale europea che da cinque anni sta prendendo le misure di un miliardo e passa di stelle della Via Lattea. La Salsiccia – alias Encelado, il “gigante caduto” del titolo – è invece un’altra galassia, o meglio lo era: una galassia nana che circa dieci miliardi di anni fa, a seguito di una fusione, è stata “cannibalizzata” dalla Via Lattea. A studiare l’evoluzione chimica delle sue stelle è stato un team guidato da due astronomi italiani all’estero, Fiorenzo Vincenzo, della University of Birmingham, ed Emanuele Spitoni, della Aarhus University.

Ciò che sono riusciti a ottenere – avvalendosi dei dati spettrografici presenti nella survey Apogee relativi a un campione di stelle identificate da Gaia come appartenenti all’antica galassia nana – è una nuova e più precisa stima delle caratteristiche fisiche e dell’età della galassia Salsiccia: doveva essersi formata circa 12.5 miliardi di anni fa, dunque 2.5 miliardi di anni prima di quanto suggerissero precedenti studi.

«È una scoperta importante, perché apre un nuovo capitolo nell’ormai consolidato filone di ricerca che riguarda la ricostruzione della storia astro-archeologica dell’alone della Via Lattea», dice a Media Inaf uno dei coautori dello studio, Francesco Calura, astrofisico all’Inaf di Bologna, sottolineando che preferisce decisamente il nome ‘Encelado’ a quello di ‘Salsiccia’, e non solo perché meno prosaico. Nell’antica mitologia greca Encelado era infatti uno dei Giganti, figlio di Gaia (la Terra) e di Urano (il cielo), sepolto sotto l’Etna e responsabile dei terremoti nella regione. Ebbene, uno studio su Gaia-Encelado (questo il nome completo, per non confonderla con una delle lune di Saturno) pubblicato nel 2018 su Nature da un altro team di astronomi (ne avevamo intervistato uno su Media Inaf) elencava ben quattro analogie fra il gigante e la galassia nana. Come l’Encelado del mito, anche la galassia Salsiccia è in un certo senso figlia di Gaia e del cielo; rispetto alle altre galassie satelliti della Via Lattea può considerarsi una gigante; è “sepolta”, sia letteralmente, nella Via Lattea, sia metaforicamente, nei dati di Gaia; ed è all’origine della “scossa sismica” che ha portato alla formazione del disco spesso della Via Lattea a seguito della fusione.

Francesco Calura, ricercatore all’Inaf Oas Bologna

«La seconda release di Gaia ha permesso di caratterizzare con un grande dettaglio chimico e cinematico alcune componenti dell’alone che sono state generate da eventi di merging con satelliti, che circa 10 miliardi di anni fa si sono “scontrati” con quello che era l’alone di allora e di cui si vedono ancora le tracce chiare in diagrammi chiave come l’[alpha/Fe] vs [Fe/H], che può essere utilizzato come sorta di cronometro cosmico – visti i diversi tempi scala con cui sono prodotti gli elementi alpha (come magnesio e ossigeno) e il ferro – per datare le fasi in cui le diverse sequenze visibili in quello spazio bidimensionale si sono generate», spiega Calura. «Nell’articolo pubblicato su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society per la prima volta usiamo quel diagramma per ricostruire la storia di formazione stellare di Encelado, derivando vincoli fondamentali sulla sua storia di formazione stellare e sulle sue caratteristiche fisiche (massa di gas, massa di stelle) al momento dello scontro con l’alone della Via Lattea».

Detto così sembra quasi semplice, ma in realtà calcolare con precisione l’età delle stelle è un processo complesso. La tecnica illustrata da Calura ha fornito un importante tassello del puzzle. Il passo successivo, spiegano gli autori dell’articolo, sarà quello di incrociare le “firme chimiche” usate in questo studio con altri tipi di dati, come l’analisi delle velocità relative a cui si muovono le stelle.

Gabriele Cescutti, ricercatore all’Osservatorio astronomico dell’Inaf di Trieste

Ma già questo primo risultato rappresenta un notevole passo avanti. «Il lavoro di Vincenzo», osserva infatti un altro dei coautori dello studio, Gabriele Cescutti, dell’Inaf di Trieste, «offre una nuova eccitante prospettiva a noi che ci occupiamo di evoluzione chimica delle galassie. Abbiamo una galassia aliena nascosta nel “giardino di casa”, il nostro alone galattico. Avremo la possibilità di studiare un nuovo e diverso processo di arricchimento chimico nelle stelle di Encelado, seguendo gli elementi dai più leggeri come il litio ai più pesanti come l’europio e il torio. Tutte cose che, altrimenti, sono al di là delle nostre possibilità per stelle delle altre galassie esterne alla Via Lattea, almeno prima dell’avvento dell’Extremely Large Telescope».

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