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Le stelle volanti, iperveloci, tra le galassie, possono rivelare le origini della Via Lattea

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The positions and reconstructed orbits of 20 high-velocity stars, represented on top of an artistic view of our Galaxy, the Milky Way. These stars were identified using data from the second release of ESA’s Gaia mission. The seven stars shown in red are sprinting away from the Galaxy and could be travelling fast enough to eventually escape its gravity. Surprisingly, the study revealed also thirteen stars, shown in orange, that are racing towards the Milky Way: these could be stars from another galaxy, zooming right through our own. Copyright ESA (artist’s impression and composition); Marchetti et al 2018 (star positions and trajectories); NASA/ESA/Hubble (background galaxies), CC BY-SA 3.0 IGO

Una squadra di astronomi che ha utilizzato l’ultimo set di dati della missione Gaia dell’ESA per cercare stelle ad alta velocità fuoriuscite dalla Via Lattea. Al contrario sono stati sorpresi nel trovare stelle che sono volate verso l’interno, arrivando forse da un’altra galassia.

Ad aprile, il sistema di rilevamento stellare dell’ESA Gaia ha pubblicato un catalogo senza precedenti di oltre un miliardo di stelle. Gli astronomi di tutto il mondo hanno lavorato incessantemente negli ultimi mesi per esplorare questo straordinario set di dati. Hanno così potuto scrutare le proprietà e i movimenti delle stelle nella nostra Galassia e oltre, con una precisione mai raggiunta prima.

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Le stelle della Via Lattea

La Via Lattea contiene oltre cento miliardi di stelle. La maggior parte si trova in un disco con un centro denso e gonfio, al centro del quale si trova un buco nero supermassiccio. Il resto è distribuito in un alone sferico molto più grande.

Le stelle girano attorno alla Via Lattea, a centinaia di chilometri al secondo, e i loro movimenti contengono una grande quantità di informazioni sul passato della Galassia. Le stelle più veloci della nostra Galassia sono chiamate stelle iperveloci, che si pensa possano iniziare la loro vita vicino al centro Galattico per poi essere lanciate verso il suo bordo esterno, attraverso interazioni con il buco nero.

Solo poche stelle iperveloci sono state scoperte e il secondo rilascio di dati pubblicato da Gaia offre un’opportunità unica per cercarne altre.

I dati di Gaia

Diversi gruppi di astronomi hanno iniziato a cercare stelle iperveloci subito dopo il rilascio dei dati. Tra loro, tre scienziati dell’Università di Leida, in Olanda, hanno avuto una grande sorpresa.

Per 1,3 miliardi di stelle, Gaia ha misurato le posizioni, le parallassi – un indicatore della loro distanza – e i movimenti 2D sul piano del cielo. Per sette milioni di quelli più brillanti, ha anche misurato la velocità con cui si muovono avvicinandosi o allontanandosi da noi.

“Dei sette milioni di stelle di Gaia con misurazioni complete della velocità 3D, ne abbiamo trovate venti che potrebbero viaggiare abbastanza velocemente per sfuggire alla Via Lattea”, spiega Elena Maria Rossi, uno degli autori del nuovo studio.

Elena e colleghi, che avevano già scoperto una manciata di stelle iperveloci l’anno scorso in uno studio esplorativo basato sui primi dati di Gaia, sono stati piacevolmente sorpresi, poiché speravano di trovare al più una stella tra questi sette milioni. E c’è di più.

“Piuttosto che volare via dal centro Galattico, la maggior parte delle stelle ad alta velocità che abbiamo individuato sembrano correre verso di essa”, aggiunge il co-autore Tommaso Marchetti.

“Queste potrebbero essere stelle di un’altra galassia, che zoomando attraverso la Via Lattea.”

La grande nuvola di Magellano

È possibile che questi intrusi intergalattici provengano dalla Grande Nube di Magellano, una galassia relativamente piccola in orbita attorno alla Via Lattea, o che possano provenire da una galassia ancora più lontana.

Se questo è il caso, portano l’impronta del loro sito di origine. Studiandoli a distanze molto più ravvicinate di quando si trovano sulla loro galassia genitrice, potrebbe fornire informazioni senza precedenti sulla natura delle stelle di un’altra galassia. Proprio come si studia il materiale portato sul nostro pianeta da meteoriti.

“Le stelle possono essere accelerate ad alta velocità quando interagiscono con un buco nero supermassiccio”, spiega Elena.

“Quindi la presenza di queste stelle potrebbe essere un segno di tali buchi neri nelle galassie vicine. Le stelle potrebbero anche essere state una volta parte di un sistema binario, lanciate verso la Via Lattea quando la loro stella compagna esplose in una supernova. Ad ogni modo, studiarli potrebbe dirci di più su questo tipo di processi nelle galassie vicine.”

La storia della nostra galassia

Una spiegazione alternativa è che le stelle sprint appena identificate potrebbero essere native dell’aureola della nostra Galassia. Accelerate e spinte verso l’interno da interazioni con una delle galassie nane che cadevano verso la Via Lattea durante la sua formazione. Ulteriori informazioni sull’età e sulla composizione delle stelle potrebbero aiutare gli astronomi a chiarire la loro origine.

“Una stella dell’alone della Via Lattea rischia di essere piuttosto vecchia e per lo più fatta di idrogeno, mentre le stelle di altre galassie potrebbero contenere molti elementi più pesanti”, dice Tommaso.

“Guardare i colori delle stelle ci dice di più su di cosa sono fatte.”

 

 

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