Un recente studio pubblicato su Nature nel Novembre 2018 ha rivelato che la nostra galassia, la Via Lattea, in un remoto passato si è scontrata con una galassia più piccola (di dimensioni paragonabili a quella dell’attuale Piccola Nube di Magellano), influenzando fortemente lo sviluppo della struttura a spirale della nostra galassia.

Le dimensioni maggiori della Via Lattea le hanno consentito di avere la meglio durante lo scontro titanico, mentre la galassia più piccola (battezzata dai ricercatori Gaia-Enceladus) ha subito delle profonde deformazioni che hanno portato le sue stelle a rimescolarsi con le stelle native della Via Lattea (potete trovare la simulazione dello scontro galattico qui).

Queste stelle “adottate” sono state identificate grazie ad una missione tutta europea, di nome Gaia.

Gaia (acronimo di Global Astrometric Interferometer for Astrophysics) fu lanciata nello spazio nel Dicembre del 2013 con lo scopo di creare una mappa tridimensionale della Via Lattea, registrando luminosità, posizione e velocità di circa 1 miliardo di stelle.

Figura 1. Amina Helmi

I dati forniti da Gaia sono stati essenziali per la scoperta, che vede come prima autrice dell’articolo (link) Amina Helmi (figura 1), professoressa ordinaria presso il Kapteyn Astronomical Institute a Groningen (Olanda).

Amina e colleghi si sono concentrati sullo studio di una popolazione stellare dell’alone galattico con delle peculiari caratteristiche fisiche e chimiche.

Le stelle in questione, circa 30.000, si muovono con un moto retrogrado su un’orbita elongata (ben distinto dal resto delle stelle della galassia, che poco si discostano dal piano galattico), e hanno un colore e luminosità ben contraddistinte nel diagramma di Hertzsprung-Russell.

La figura 2a mostra la distribuzione delle velocità delle stelle nella nostra galassia. Ogni punto nel grafico rappresenta una stella. In grigio (basso a destra) si trovano le stelle appartenenti al disco stellare. In nero e blu quelle appartenenti all’alone. Le stelle adottate dalla galassia Gaia-Enceladus sono evidenziate in blu, e come si può notare costituiscono un gruppo ben definito.

La distribuzione delle velocità sperimentali mostrate nella figura 2a sono risultate molto simili ai profili ottenuti in un precedente studio, dove si ipotizzava lo scontro tra la nostra galassia e una galassia di dimensioni circa un quarto della nostra (figura 2b).

Tuttavia questo grafico, oltre a confermare la natura peculiare del gruppo di stelle oggetto di studio, può essere la chiave per un altro mistero: la struttura del disco della Via Lattea.

Figura 2. Distribuzione delle velocità delle stelle nel disco interno, esterno e nell’alone. Fonte: https://www.nature.com/articles/s41586-018-0625-x.pdf

Per comprendere meglio di cosa si sta parlando occorre fare un passo indietro, e ripassare la struttura della nostra galassia.

La Via Lattea possiede un disco ed un alone (vedi figura 3). Il disco è una regione sottile, che si estende sul piano galattico, con un’elevata densità stellare. Il disco è avvolto in una regione sferica, chiamata alone, composta da stelle rade, ammassi globulari e gas.

Il disco galattico si può a sua volta suddividere in due regioni: thin disc (“disco sottile”) e thick disc (“disco spesso”).

Figura 3. Struttura della Via Lattea: centro galattico, disco (interno ed esterno) ed alone. Fonte: https://en.wikipedia.org/wiki/Thick_disk.

Il disco sottile è situato nella parte più interna del disco, contiene il 95% delle stelle presenti nel disco ed è caratterizzata da stelle relativamente giovani. Il thick disc invece contiene il restante 5% delle stelle ed è composto da stelle vecchie.

Il perché di questa struttura non è chiaro, tuttavia i recenti dati di Gaia potrebbero essere la chiave per risolvere questo mistero.

Infatti la simulazione mostrata nella figura 2B e nel video possono spiegare come la fusione con Gaia-Enceladus abbia potuto influenzare fortemente la struttura della nostra galassia, favorendo la formazione dei bracci di spirale e dando origine alla separazione tra disco interno ed esterno.

L’origine extra-galattica delle stelle oggetto dello studio è stata confermata dallo studio della loro composizione chimica, comparando la presenza di α/Fe and Fe/H.

I modelli di evoluzione chimica stellare hanno inoltre confermato che la massa di Gaia-Enceladus fosse intorno alle 6×10^8 masse solari, ossia una galassia di dimensioni notevoli (circa 25% della dimensione stimata della Via Lattea all’epoca).

Questa scoperta cambia quanto scritto nei libri di testo, in quanto si pensava fino ad oggi che la Via Lattea non avesse subito altro che scontri di entità modesta nel corso della sua vita.

Nella figura 4 si può osservare la distribuzione delle stelle ipotizzate essere provenienti dalla galassia Gaia-Enceladus. Fra gli elementi che sono stati fagocitati durante lo scontro ed adottati dalla Via Lattea ci sono non solo stelle, ma anche circa 200 RR Lyrae (particolare categoria di stelle variabili periodiche) e 13 ammassi globulari.

Figura 4. Distribuzione degli oggetti appartenenti all’antica galassia Gaia-Enceladus. Il colore indica la distanza dal sole (rosso scuro se la stella candidata è vicina, giallo se distante) I simboli a stella indicano le stelle RR Lyrae, mentre i numeri indicano gli ammassi globulari. “b” e “l” indicano rispettivamente la latitudine e la longitudine galattica.

Visti i notevoli risultati ottenuti fin ad ora, la missione Gaia (che tecnicamente sarebbe dovuta terminare ad inizio 2019) ha ottenuto un’estensione della missione di un altro paio di anni, nella speranza che questi siano solo i primi di altri emozionanti risultati.