Quanto è “normale” la nostra galassia? – La componente stellare e la distribuzione per età della Via Lattea sono piuttosto insolite

Gli astronomi hanno scoperto che la Via Lattea è strana: la distribuzione dei suoi elementi è molto diversa dalla distribuzione di altre galassie in termini di dimensioni ed età. Mentre la proporzione di stelle ricche di metalli diminuisce in modo relativamente uniforme nella maggior parte dei suoi “elementi in primo piano”, la Via Lattea ha un percorso a due segmenti che raggiunge il picco a circa 23.000 anni luce dal centro. Una tale divisione può essere osservata solo in circa l’uno percento di galassie simili, nessuna delle quali ha un gradiente così ripido.

A prima vista, la nostra Via Lattea è una normale galassia a spirale. Sebbene leggermente inclinate e con segni di precedenti collisioni, c’erano galassie di forma molto simile nell’universo primordiale. Tuttavia, non è ancora chiaro se la nostra galassia natale sia un caso tipico o piuttosto un’eccezione in termini di distribuzione delle sue stelle e chimica legata all’età.

Confronta la Via Lattea

Il primo autore Jianhui Lian del Max Planck Institute for Astronomy e dell’Università dello Yunnan spiega: Il problema: dal momento che noi terrestri non vediamo la nostra galassia dall’alto ma ci sediamo proprio al centro, la nostra visione di molte regioni è oscurata. Solo una mappatura complessa degli spettri stellari utilizzando lo Sloan Digital Sky Survey o il satellite Gaia dell’Agenzia spaziale europea può fornire oggi maggiori informazioni.

Ora, per la prima volta, Lien e il suo team hanno utilizzato questi dati per confrontare l’età stellare e la distribuzione degli elementi della Via Lattea con altre galassie di massa simile e tasso di formazione stellare simile. Per fare ciò, hanno prima studiato nella nostra galassia natale se il rapporto tra elementi pesanti nelle stelle cambia o meno dal centro galattico al bordo esterno.

gobbe nella curva di distribuzione

Risulta, contrariamente a quanto previsto, che la metallicità delle stelle nella Via Lattea non diminuisce uniformemente dal centro verso l’esterno. Invece, la distribuzione segue una curva in due parti, hanno scoperto gli astronomi: fino a una distanza di circa 23.000 anni luce dal buco nero centrale, la proporzione di stelle più giovani e ricche di metalli aumenta e poi raggiunge un massimo. Il nostro Sole, che dista circa 26.000 anni luce dal centro, è più o meno lo stesso per contenuto elementare ed età.

Tuttavia, mentre ci si sposta verso l’esterno nel disco stellare della Via Lattea, il contenuto metallico delle stelle ricade. A una distanza di circa 50.000 anni luce dal centro galattico, il metallo è in media circa un terzo di quello del Sole, hanno determinato Lien e il suo team. Analisi più approfondite hanno mostrato anche perché è così: al centro della Via Lattea ci sono più stelle, povere di metalli e quindi stelle molto vecchie.

La Via Lattea è insolita

Ma per quanto riguarda le altre galassie? Per fare ciò, gli astronomi hanno confrontato l’aspetto metallico della Via Lattea con 321 galassie di massa e velocità di formazione stellare simili. Fa parte del catalogo di quasi 10.000 galassie del MaNGA Mineral Survey. Inoltre, i ricercatori hanno esaminato il profilo di 134 galassie simili alla Via Lattea nell’universo del modello di simulazione TNG50, una simulazione completa dell’evoluzione delle galassie.

Il risultato: il profilo binario della Via Lattea non è niente di straordinario tra le sue controparti galattiche. “La maggior parte delle galassie simili alla Via Lattea in MaNGA e TNG50 mostrano una distribuzione metallica radiale più piatta”, riferiscono Lien e il suo team. Per la maggior parte delle galassie, la percentuale di stelle giovani e ricche di metalli diminuisce in modo relativamente uniforme dall’esterno verso l’interno. Solo l’1% delle galassie nel campione MaNGA e l’11% nella simulazione TNG50 hanno mostrato flussi e riflussi simili alla Via Lattea.

La storia provata come motivo?

Quindi la nostra Via Lattea non è unica in termini di età e distribuzione degli elementi, ma piuttosto insolita. Solo una piccola minoranza delle sue “caratteristiche” ha un centro altrettanto antico e un ripido metallo ai bordi esterni. “I risultati sono davvero entusiasmanti! Questa è la prima volta che possiamo confrontare in modo significativo la composizione chimica della nostra galassia con le misurazioni di molte altre galassie”, afferma la coautrice Maria Bergmann dell’MPI Institute for Astronomy.

Perché la Via Lattea differisca dalla maggior parte delle altre galassie non è chiaramente spiegato. Una possibile spiegazione per la mancanza di stelle più giovani al centro potrebbe essere la collisione che ha causato il rigonfiamento centrale della nostra galassia da otto a dieci miliardi di anni fa: potrebbe aver consumato la maggior parte della fornitura di gas interstellare per le nuove stelle più giovani. Tuttavia, è anche ipotizzabile che una fase attiva del buco nero centrale della Via Lattea abbia impedito la formazione di stelle nelle sue vicinanze.

Il calo relativamente ripido di giovani stelle sul bordo esterno della Via Lattea potrebbe anche essere correlato alla sua storia movimentata: forse gas povero di minerali proveniente da una galassia nana vecchia e povera di minerali che assorbe la nostra galassia domestica raccolto lì, secondo l’ipotesi degli astronomi . Ulteriori studi dovrebbero ora chiarire le interpretazioni corrette. (Astronomia naturale, 2023; doi: 10.1038/s41550-023-01977-z)

Fonte: Istituto Max Planck per l’astronomia

27 giugno 2023

– Nadia Podbrigar