Usiamo 230 milioni di anni in una sola analisi

Le galassie sono raccolte di stelle a forma di disco. Il Sistema Solare e la Terra si trovano nella Via Lattea, una galassia la cui dimensione è stimata 100 miliardi stelle.

Gli astronomi stimano che ci siano 100-200 miliardi di galassie nella parte dell’universo che possono osservare, e il numero reale, come l’universo stesso, è probabilmente infinito.

L’intera galassia ruota attorno al suo centro. Proprio come la Terra orbita attorno al Sole, la nostra stella, come tutte le altre stelle della galassia, orbita attorno al buco nero Sagittarius A* al centro della Via Lattea.

Alla velocità di 828.000 km/h, il sistema solare impiega circa 230 milioni di anni per compiere una rivoluzione completa attorno al centro galattico. L’ultima volta che siamo stati in questo specifico luogo della galassia è stato nel Triassico, quando erano appena comparsi i primi dinosauri.

Poiché ci troviamo nelle profondità della nostra galassia, non possiamo semplicemente fotografarla, quindi è stato difficile per gli astronomi determinare la forma esatta della Via Lattea.

Anche se è opinione diffusa che viviamo in una cosiddetta galassia a spirale, il numero di bracci di una galassia a spirale ha causato problemi, fino ad ora.

Quattro braccia è una forma rara

All’inizio degli anni ’50, l’astronomo americano William Wilson Morgan usò un metodo chiamato visione spettroscopica per osservare… Misurare le distanze Alle stelle di massa elevata. Sulla base dei calcoli, Morgan ha concluso che la Via Lattea ha tre bracci di spirale più piccoli.

Successivamente, nel 1976, calcolato Un altro gruppo di ricerca suggerisce che la Via Lattea debba avere quattro grandi bracci di spirale. Lo hanno fatto esaminando le distanze delle cosiddette regioni H II dove si sono recentemente formate nuove stelle.

Ma ora queste conclusioni sono state ribaltate. È stato dipinto dal professor Xu Yi all’Osservatorio Purple Mountain in Cina L’immagine più dettagliata finora Dalla nostra galassia.

Il tipo di galassie a cui appartiene la Via Lattea sono chiamate galassie a spirale multibarrata. Circa l’83% delle galassie a spirale osservate nell’Universo hanno due bracci interni identici e un numero di bracci esterni più piccoli. Solo circa il due per cento Una galassia a spirale con più bracci ha quattro bracci interni.

“Fino ad ora, è ampiamente noto che la Via Lattea ha quattro bracci a spirale collegati che si estendono dall’interno della galassia verso le regioni esterne. Se così fosse, la Via Lattea sarebbe una galassia atipica nell’universo”, dice Xu Yee per la rivista Science Illustrated.

Le giovani star si raccontano

Il modo fondamentale per determinare il numero di bracci in una galassia a spirale è osservare le stelle giovani e le regioni di formazione stellare. La densità della materia è massima nei bracci di spirale, che sono le regioni di crescita più importanti per le nuove stelle.

In altre parole, i ricercatori possono stimare il numero di bracci di spirale misurando la distanza di stelle molto giovani. Quanto più distinte sono le regioni dense di formazione stellare di una galassia, tanto maggiore sarà il numero dei suoi bracci.

In precedenza era difficile risolvere questo compito con elevata precisione, ma negli ultimi anni sono emersi nuovi telescopi e metodi per salvare gli astronomi.

Un metodo, chiamato VLBI (Very Long Baseline Interferometry), è stato utilizzato da Xu Yi e dai suoi colleghi per misurare la distanza di 204 maser, regioni di gas caldo situate vicino a regioni di formazione stellare che emettono microonde.

Le misurazioni sono state effettuate utilizzando radiotelescopi in Europa, Australia e altrove, e l’elevata precisione ha aiutato i ricercatori a rivelare che le stelle precedentemente posizionate in bracci a spirale separati appartengono in realtà allo stesso braccio, il Braccio Norma.

Come William Wilson Morgan, che scoprì tre bracci negli anni ’50, anche Xu Yi e i suoi colleghi osservarono da vicino le stelle di massa elevata, analizzando un totale di 23.807 stelle OB2. Le stelle sono state scoperte dal telescopio spaziale Gaia, che dal 2013 ha costruito una mappa 3D di oltre un miliardo di stelle.

Le stelle OB2 sono relativamente giovani – meno di venti milioni di anni – e quindi non si sono allontanate molto dal loro luogo di nascita. Poiché la formazione stellare avviene principalmente nei bracci di spirale, le giovani stelle rappresentano una sorta di indizio su dove e quanti bracci esistono.

Infine, i ricercatori hanno selezionato 981 giovani stelle dai cosiddetti ammassi stellari aperti, dove stelle della stessa età sono legate insieme dalla gravità.

Utilizzando maser, stelle OB2 e ammassi stellari aperti, i ricercatori hanno utilizzato calcoli di parallasse per creare un’immagine accurata dei bracci di spirale della Via Lattea.

Questo metodo consente agli astronomi di calcolare la distanza dalla stella in base all’osservazione degli angoli tra la Terra, il Sole e la stella in estate e in inverno.

Osservando la stella a intervalli di sei mesi, gli astronomi possono leggere lo spostamento che la stella sembra subire quando osservata da due posizioni diverse. Questo fenomeno è chiamato parallasse.

È lo stesso principio di quando allunghi il pollice davanti a te e lo guardi alternando la chiusura degli occhi sinistro e destro. Sembra quindi che il pollice si muova rispetto allo sfondo. La distanza tra le due posizioni corrisponde alla parallasse, e minore è la distanza, più lontana è la stella.

I calcoli mostrano che la Via Lattea è costituita da due principali bracci di spirale interni chiamati Norma e Perseo. I bracci si estendono dal centro della galassia, dove sono densi di stelle, e verso le regioni esterne, dove ci sono diversi rami lunghi e irregolari dei bracci.

Queste forche sono probabilmente causate dalla collisione della Via Lattea con altre galassie lungo il percorso, distruggendo la forma a spirale. Queste collisioni potrebbero anche essere la causa di un’altra proprietà della galassia, ovvero quella di essere distorta.

La semplicità apre la strada

La Via Lattea non è una frittella perfettamente piatta, ma più simile a un disco ritorto. Nel 2020 i ricercatori italiani hanno presentato teoria La distorsione è dovuta alla sua collisione con la galassia nana del Sagittario.

Questa aberrazione galattica è un’altra caratteristica che gli astronomi ora sanno essere molto comune tra le galassie a spirale come la Via Lattea, e stanno cercando di capire.

Allo stesso tempo, i ricercatori si stanno avvicinando anche alla risposta al perché non tutte le galassie sono esattamente uguali. Dati Il telescopio volante SOFIA mostra come la polvere e il gas si accumulano all’interno delle galassie, contribuendo alla formazione stellare in alcune regioni più che in altre.

Forse è per questo che le galassie a spirale possono avere un numero diverso di bracci.

Il fatto che alla Via Lattea siano stati tagliati i bracci, rendendola più comune, è in realtà una buona notizia da un punto di vista scientifico.

Secondo Xu Yi, la nuova conoscenza sulla forma della Via Lattea è in linea con gli antichi ideali scientifici di non rendere la natura più complessa di quanto non sia in realtà:

“La nostra galassia è come la maggior parte delle altre galassie multi-bracciate nell’universo. Sia Newton che Einstein sostenevano che la natura è semplice, e quindi la semplicità è la prova scientifica della verità. Da questo punto di vista, ciò che abbiamo scoperto ha senso.”