Calcolando la distanza dal sole a migliaia di stelle pulsanti attraverso la Via Lattea, gli astronomi hanno ora tracciato la nostra galassia in 3D su una scala più grande che mai, un nuovo studio trova.
Queste nuove scoperte fanno luce sulla forma deformata e contorta del disco della galassia, hanno aggiunto i ricercatori.
La Via Lattea è una galassia a spirale composta da una regione centrale a forma di barra circondata da un disco piatto di gas, polvere e stelle largo circa 120.000 anni luce. Il nostro sistema solare si trova a circa 27.000 anni luce dal centro galattico in uno dei quattro bracci a spirale del disco. Un anno luce è la distanza che la luce percorre in un anno: circa 6 trilioni di miglia (10 trilioni di chilometri).
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Un faro cosmico
Molte delle conoscenze attuali riguardanti la forma e la struttura della Via Lattea si basano sulle distanze tra il sole e vari punti di riferimento celesti, informati da estrapolazioni di ciò che gli astronomi hanno visto in altre galassie. Tuttavia, le distanze tra il sole e questi punti di riferimento sono di solito misurate indirettamente.
Nel nuovo studio, i ricercatori hanno cercato di misurare direttamente le distanze tra il sole e un grande campione di stelle per aiutare a costruire una mappa 3D della galassia. Si sono concentrati su un tipo specifico di stella conosciuta come variabile Cefeide.
Le Cefeidi sono giovani stelle supergiganti che bruciano fino a centinaia di migliaia di volte più luminose del sole. Come fari su coste nebbiose, le Cefeidi si illuminano e si oscurano in cicli prevedibili e sono visibili attraverso le vaste nubi di polvere interstellare che spesso oscurano le stelle più fioche.
Le Cefeidi sembrano pulsare perché il loro gas si riscalda e si raffredda, si espande e si contrae, secondo schemi molto regolari che possono durare da ore a mesi. Il legame ben definito tra la luminosità di una Cefeide e il suo programma di pulsazioni significa che cronometrando le sue pulsazioni, gli astronomi possono dedurre quanto una Cefeide sia intrinsecamente luminosa.
Dopo aver confrontato la luminosità intrinseca di una Cefeide con la sua luminosità apparente – cioè quanto appare luminosa dalla Terra – gli astronomi possono quindi stimare la distanza della Cefeide dal nostro pianeta, dato che le stelle appaiono più fioche quanto più sono lontane da noi. Gli scienziati possono determinare le distanze delle Cefeidi con una precisione migliore del 5%.
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La Via Lattea: Un luogo contorto e deformato
Utilizzando l’Optical Gravitational Lensing Experiment, che controlla la luminosità di quasi 2 miliardi di stelle, gli scienziati hanno tracciato la distanza tra il sole e più di 2.400 Cefeidi in tutta la Via Lattea. “Ci sono voluti sei anni, ma ne è valsa la pena”, ha detto a Space.com l’autrice principale dello studio, Dorota Skowron, un’astrofisica dell’Università di Varsavia in Polonia.
Questi risultati hanno aiutato gli astronomi a costruire una mappa 3D su larga scala della Via Lattea. Questa è la prima mappa di questo tipo basata su distanze misurate direttamente a migliaia di punti di riferimento celesti attraverso la galassia.
La nuova mappa ha contribuito a rivelare maggiori dettagli sulle distorsioni che gli astronomi avevano precedentemente rilevato nella forma della Via Lattea. In particolare, il disco della galassia non è piatto a distanze maggiori di 25.000 anni luce dal nucleo galattico, ma deformato. Questa deformazione è stata potenzialmente causata dalle interazioni della galassia con galassie satellite, gas intergalattico o materia oscura.
“La deformazione del disco galattico è stata rilevata prima, ma questa è la prima volta che possiamo usare i singoli oggetti per tracciare la sua forma in tre dimensioni”, ha detto il co-autore dello studio Przemek Mróz dell’Università di Varsavia in una dichiarazione.
La quantità di deformazione che i ricercatori hanno visto nella Via Lattea era sorprendentemente pronunciata, ha detto Skowron. “Non è un fatto statistico disponibile solo alla comprensione di uno scienziato”, ha detto. “
Gli astronomi possono dedurre l’età delle Cefeidi in base ai loro modelli di pulsazioni. Hanno trovato gruppi di Cefeidi con età molto simili.
“Questa è una chiara indicazione che sono stati creati insieme”, ha detto Skowron. “Possiamo vedere con i nostri occhi e all’interno della nostra galassia che la formazione delle stelle non è costante, ma avviene in esplosioni”.
Le stelle potrebbero essersi formate in esplosioni a causa di una varietà di cause, ha detto Skowron. Nubi giganti di gas interstellare possono frammentarsi sotto la loro stessa gravità, collassando in sacche di formazione stellare. Fusioni titaniche tra galassie o venti interstellari da supernove catastrofiche possono anche aver frantumato insieme le nubi in stelle, ha spiegato.
Una migliore mappa della Via Lattea
In futuro, i ricercatori intendono perfezionare la loro mappa 3D della Via Lattea tracciando le distanze tra il sole e altre stelle pulsanti note come RR Lyrae. Come le Cefeidi, le RR Lyrae pulsano in modelli con intervalli di tempo prevedibili, ma esistono nella galassia da molto più tempo, ha detto Skowron. Questo aiuterebbe gli scienziati a capire come le parti più antiche della galassia sono cambiate nel tempo, ha aggiunto.
Migliori mappe 3D della Via Lattea possono aiutare gli scienziati a capire meglio la sua forma. Per esempio, “il numero dei principali bracci a spirale è ancora discusso; anche la gravità della spiralizzazione dei bracci”, ha detto Skowron.
Una migliore comprensione della forma della galassia potrebbe quindi, a sua volta, far luce su come si è evoluta nel tempo, come le stelle si muovono e si diffondono dai loro luoghi di nascita, quali orbite prendono le stelle nella galassia deformata, e cosa esattamente potrebbe aver deformato la forma della galassia in primo luogo, ha aggiunto Skowron.
Gli scienziati hanno dettagliato i loro risultati nel numero del 2 agosto della rivista Science.
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