La galassia M109, ubicata a 55 milioni di anni luce da noi, è un esempio di galassia a spirale barrata. Solo nel 2005 si è avuta la conferma che anche la Via Lattea appartiene a questa categoria. (Credit: Sloan Digital Sky Survey (CC BY 4.0))
Un anello interno alla Via Lattea formato da stelle ricche di metalli è stato scoperto appena all’esterno della Barra Galattica dai ricercatori del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE). La sua esistenza potrebbe portare a meglio comprendere i processi di formazione stellare in quest’area della galassia durante la sua storia antica.
Casa nostra, il luogo più inaccessibile dell’universo
Ma perché una simile struttura, già nota in tante altre galassie, è stata individuata solo adesso nei pressi di casa nostra? Immaginiamo di trovarci all’interno di un edificio e di poter osservare l’esterno dalla finestra: potremmo fornire una descrizione piuttosto accurata dei caseggiati nei dintorni, dalla forma alle dimensioni e spesso anche il materiale con cui sono realizzati; avendo a disposizione un telescopio potremmo fare lo stesso persino con edifici lontani decine di chilometri.
Ma da quella stessa finestra non saremmo in grado di ottenere altrettante informazioni sulla casa al cui interno ci troviamo: potremmo intuire qualcosa riguardo forma e dimensioni ma non in modo preciso e non riusciremmo nemmeno a comprendere una caratteristica apparentemente semplice ovvero quale sia il colore del tetto.
Discorso analogo per la Via Lattea, proprio perché non la vediamo dall’esterno: ancora oggi non vi è accordo fra gli astronomi riguardo la quantità di bracci principali, sono probabilmente quattro ma potrebbero anche essere tre, e solo nel 2005 si è scoperto trattarsi di una galassia a spirale barrata. Inoltre dal nostro punto di osservazione nei pressi di uno dei bracci della spirale le stelle sono oscurate da dense nubi di gas e polveri, rendendo problematica l’osservazione soprattutto verso il centro galattico.
Una struttura non inattesa, ma mai prima d’ora osservata
Le barre si ritiene si formino durante l’evoluzione di una galassia e sono state osservate più frequentemente all’interno di galassie antiche rispetto a quelle più recenti: il materiale di formazione stellare si accumula verso la parte centrale tanto che le barre potrebbero fungere da nursery stellari, sempre ricche di giovani stelle, e i gas essere inoltre instradati verso il centro galattico, alimentando il buco nero che molto spesso è ubicato in quella regione.
Un mistero riguardava proprio l’esistenza o meno di questa struttura ad anello osservata in numerose altre galassie simili alla nostra. La risposta è stata ora ottenuta dagli astronomi dell’MPE combinando e sottoponendo ad avanzati programmi di simulazione un decennio di dati provenienti da diverse fonti fra cui lo spettrografo APOGEE (Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment) e il satellite Gaia.
Il modello risultante della Via Lattea interna rivela una barra con un rigonfiamento a forma di nocciolina popolato da stelle di un’età compresa fra i quattro e i nove miliardi di anni. Le osservazioni di APOGEE avvenute nel campo degli infrarossi consentono al team di MPE di vedere attraverso le regioni polverose della Via Lattea e determinare le abbondanze degli elementi, le posizioni, le velocità e le età approssimative di tutte le stelle nel rigonfiamento appena individuato.
La Via Lattea ha un’età stimata in 13,7 miliardi di anni
Oltre 30.000 stelle dall’indagine APOGEE combinate con i dati di Gaia relativi al rigonfiamento della barra della Via Lattea hanno quindi permesso di ottenere le orbite complete di queste stelle e di individuare all’interno del rigonfiamento stesso una struttura ad anello ricca di metalli e dove le stelle sono relativamente giovani, circa 7 miliardi di anni.
Le stelle nell’anello, distinguibili proprio per la loro orbita, sono più ricche di metalli rispetto alle stelle all’interno della barra e inoltre più concentrate in linea con il piano galattico, suggerendo la loro formazione sia continuata grazie al flusso di gas dopo che la barra si era a sua volta formata e posizionata nel disco galattico.
L’età media delle stelle nell’anello induce i ricercatori dell’MPE a stimare in almeno 7 miliardi di anni fa il periodo della formazione della barra, poiché essa esisteva già nel momento in cui le stelle nell’anello iniziarono a formarsi. Resta da chiarire se esista una relazione di causa/effetto tra l’anello appena scoperto e i bracci a spirale della galassia e se i gas siano attualmente incanalati verso un più sottile anello interno di formazione stellare, come osservato in altre galassie a spirale.
Indagini più approfondite saranno possibili con l’entrata in funzione di telescopi e più sofisticati software di modellazione di prossima generazione. Potremo così comprendere i meccanismi che regolano la transizione fra la struttura ad anello e il disco galattico circostante.
Lo studio “The Milky Way’s middle-aged inner ring“ è stato pubblicato sulla rivista Astronomy & Astrophysics (marzo 2022).
