LE PRIME STRUTTURE A GUSCIO TROVATE NELLA NOSTRA GALASSIA

Urto sulla fiancata della Via Lattea

Un nuovo studio del Rensselaer Polytechnic Institute ha presentato le prove, trovate in prossimità della costellazione della Vergine, di una collisione laterale tra la Via Lattea e una galassia nana, avvenuto presumibilmente 2.7 miliardi di anni fa. Si tratta di strutture a guscio, nelle quali sono concentrate stelle che una volta dovevano appartenere alla galassia nana. Tutti i dettagli su ApJ

     20/10/2020
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Le stelle identificate nella ricerca hanno formato “strutture a guscio” in seguito a una fusione radiale avvenuta 3 miliardi di anni fa. Crediti: Rensselaer Polytechnic Institute

Quasi 3 miliardi di anni fa, una galassia nana si è “tuffata” nel centro della Via Lattea ed è stata letteralmente fatta a pezzi dalle forze gravitazionali in gioco nella collisione. Ora gli astrofisici hanno scoperto che questa fusione ha prodotto una serie di formazioni stellari, simili a gusci, vicino alla costellazione della Vergine. Si tratta delle prime strutture a guscio trovate nella Via Lattea. La scoperta offre ulteriori prove dell’antico evento e nuove possibili spiegazioni per altri fenomeni osservati nella galassia.

Circa due decenni fa, gli astronomi hanno individuato una densità di stelle insolitamente alta che hanno chiamato Virgo Overdensity (concentrazione della Vergine). Le indagini hanno rivelato che alcune stelle di questa corrente si stanno muovendo verso di noi mentre altre si stanno allontanando, il che è piuttosto insolito. Sulla base dei dati che sono emersi, nel 2019 gli astrofisici del Rensselaer Polytechnic Institute hanno proposto che la zona di alta densità fosse il risultato di uno scontro laterale, la versione stellare di un T-bone crash (un incidente automobilistico in cui le due vetture coinvolte si scontrano mentre viaggiano in due direzioni di marcia perpendicolari l’una all’altra).

Queste strutture a guscio assomigliano a ombrelli pieni di stelle, rimaste indietro mentre la galassia nana, lacerandosi, ha rimbalzato da una parte all’altra rispetto al centro della Via Lattea, finendo per essere incorporata alla Via Lattea stessa. I ricercatori hanno chiamato questo evento Virgo Radial Merger. Si crea una struttura di questo tipo – a guscio – ogni volta che le stelle della galassia nana passano attraverso il centro della galassia, rallentano trattenute dalla gravità della Via Lattea, fino a quando non si fermano nel loro punto più lontano, si girano e ricominciano ad andare verso il centro. Le simulazioni effettuate, che ben riproducono i dati osservativi, possono essere utilizzate per calcolare quanti cicli attorno al centro della Via Lattea ha subito la galassia nana e, quindi, quando si è verificata la collisione originale.

Sulla base dei dati della Sloan Digital Sky Survey, del telescopio spaziale Gaia dell’Agenzia spaziale europea e del telescopio Lamost in Cina, gli autori hanno identificato due strutture a guscio nella Concentrazione delle Vergine e due nella nebulosa Hercules-Aquila. La modellazione al computer dei gusci e del movimento delle stelle indica che la galassia nana è passata per la prima volta attraverso il centro galattico della Via Lattea 2.7 miliardi di anni fa.

Heidi Jo Newberg, co-autrice dello studio pubblicato su The Astrophysical Journal, è un’esperta dell’alone galattico, una nube sferica di stelle che circonda i bracci a spirale del disco centrale. La maggior parte delle stelle dell’alone, se non tutte, sembrano essere “immigrate”, originarie di galassie più piccole che sono state successivamente trascinate nella Via Lattea. Quando galassie più piccole si fondono con la Via Lattea, le loro stelle vengono spinte dalle cosiddette “forze di marea” – lo stesso tipo di forze che generano le maree sulla Terra – e alla fine formano una lunga corda di stelle che si muovono all’unisono all’interno dell’alone. Tali fusioni mareali sono abbastanza comuni e hanno rappresentato gran parte della ricerca della Newberg negli ultimi due decenni.

Al contrario, le “fusioni radiali” più violente sono considerate molto meno comuni. «Ci sono altre galassie, tipicamente galassie più sferiche, che hanno una struttura a guscio molto pronunciata, quindi sappiamo che questi eventi accadono, ma guardando nella Via Lattea non avevamo mai riconosciuto i gusci giganteschi piuttosto evidenti», riporta Thomas Donlon, primo autore dell’articolo, che per primo propose l’idea del Virgo Radial Merger. Quando hanno modellato il movimento della Concentrazione della Vergine, hanno iniziato a considerare la possibilità di una fusione radiale. «Sembra diversa solo perché, questa volta, siamo all’interno della Via Lattea, quindi abbiamo una prospettiva diversa, e anche perché questa è una galassia a disco, e non abbiamo tanti esempi di strutture a guscio in galassie disco».

La scoperta ha potenziali implicazioni anche per una serie di altri fenomeni stellari, tra cui la Gaia Sausage – la Salsiccia di Gaia, una formazione di stelle che si ritiene derivi dalla fusione di una galassia nana, avvenuta tra 8 e 11 miliardi di anni fa. Il lavoro precedente supportava l’idea che Virgo Radial Merger e la Gaia Sausage derivassero dallo stesso evento; la stima dell’età molto più bassa per il Virgo Radial Merger implica che i due eventi sono differenti, oppure che la Gaia Sausage sia in realtà molto più giovane e non abbia potuto causare la creazione del disco spesso della Via Lattea, come affermato in precedenza. Anche il Gaia Snail – una spirale scoperta recentemente nei dati di Gaia – e un altro evento chiamato Splash potrebbero essere associati al Virgo Radial Merger. «Ci sono molti potenziali collegamenti a questa scoperta», conclude Newberg. «Il Virgo Radial Merger apre la porta a una maggiore comprensione di altri fenomeni che vediamo e non comprendiamo appieno, e che potrebbero benissimo essere stati influenzati da qualcosa che è caduto proprio nel mezzo della nostra galassia meno di 3 miliardi di anni fa».

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