Le osservazioni del satellite Gaia hanno rivelato che gli ammassi stellari sono più connessi del previsto su grandi distanze.
Comprendere la Via Lattea e le sue stelle è lo scopo per cui è stato creato il telescopio Gaia. Dopo oltre un decennio trascorso a osservare i nostri cieli, Gaia si gode ora un tranquillo pensionamento, con la maggior parte dei suoi dati ancora da pubblicare. Tuttavia, i primi dati pubblicati dalla missione hanno già individuato la posizione, i movimenti e la luminosità delle stelle nella nostra galassia con una precisione davvero senza precedenti, permettendoci di comprendere questi abitanti della Via Lattea come mai prima d’ora. Da quando ha aperto i battenti nel 2014, Gaia ha mappato il modo in cui diverse stelle sfrecciano nello spazio e ne ha individuato la posizione con una precisione mai vista prima. Il telescopio ha osservato se si contraggono e si gonfiano, ha individuato sorprendenti ” terremoti stellari “, ha monitorato come le stelle crescono, si evolvono e si cristallizzano mentre muoiono, e ha scoperto viaggiatori stellari in cerca di conforto nella nostra galassia dopo essere stati espulsi dalla propria. Ha creato la mappa multidimensionale della nostra galassia più grande e precisa di sempre. Fondamentalmente, Gaia ha analizzato meticolosamente il contenuto della nostra galassia per comprendere gli ammassi stellari.
Ridefinire gli ammassi stellari: un censimento cosmico
Esistono due tipi di ammassi. I primi sono gli ammassi aperti: piccoli raggruppamenti di centinaia o migliaia di stelle che si trovano tipicamente più vicino al disco principale di una galassia. I secondi sono gli ammassi globulari, che si nascondono ai margini esterni o nelle regioni centrali di una galassia e possono contenere milioni di stelle residenti.
Sebbene la maggior parte delle stelle nasca e cresca insieme in ammassi, le famiglie stellari non rimangono unite per sempre; col tempo, le stelle si disperdono nella più ampia popolazione di stelle della Via Lattea. In questo modo, gli ammassi stellari definiscono la natura e la composizione del disco della nostra galassia e contengono indizi su ciò che è accaduto nel suo passato. Se vogliamo comprendere la storia e l’evoluzione della Via Lattea, dobbiamo comprendere gli ammassi stellari.
La sonda ha eseguito un “censimento” degli ammassi, mappandone la posizione, definendone le caratteristiche principali (età, dimensioni, distanza, composizione, moti interni ed esterni e altro ancora) e distinguendo gli ammassi stellari reali dagli allineamenti casuali nel cielo (asterismi). Per fare ciò, Gaia ha monitorato attentamente le stelle che si ritiene facciano parte di un dato ammasso, osservando se si muovono tutte allo stesso modo e utilizzando una fotometria precisa (misurando la luce emessa da una stella) per capire se hanno la stessa età e si trovano alla stessa distanza da noi.
Un’analisi senza precedenti
I dati ad alta precisione di Gaia ci hanno permesso di trovare nuovi gruppi coerenti di stelle – quelle che si muovono nello stesso modo o nella stessa regione di spazio – e di individuare strutture complesse nascoste all’interno di ammassi noti. Gli scienziati hanno anche applicato l’Intelligenza Artificiale (IA) ai dati di Gaia, utilizzando algoritmi e approcci di apprendimento automatico per individuare nuovi membri di ammassi e sottogruppi di stelle.
In questo modo, Gaia ci ha spinto a ripensare il nostro modo di andare a caccia di gruppi stellari. Ha scoperto che alcune famiglie di stelle si comportano in modo strano, senza il tipo di movimento coerente che potremmo aspettarci da stelle che si sono formate insieme. Gaia ha recentemente rivelato un’insolita famiglia di stelle, tutte stranamente desiderose di lasciare la propria casa, precipitandosi nella Via Lattea in modo casuale e scoordinato. Se avessimo cercato solo stelle che si muovevano in modo simile, questa famiglia sarebbe sfuggita alla nostra rete, ma gli enormi set di dati di alta qualità di Gaia hanno permesso agli scienziati di utilizzare nuovi modelli in grado di individuarle.
Le mappe del cielo di Gaia, sia in 3D che in 6D (in tutte e tre le coordinate spaziali (3D) più tre velocità (in avvicinamento e in allontanamento da noi e attraverso il cielo), hanno rivelato i movimenti e le posizioni precise di milioni di stelle vicine.
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Una mappa del nostro vicinato
Gaia ha rivoluzionato la nostra visione del vicinato solare, consentendo agli scienziati di mappare in modo completo tutte le stelle e gli “oggetti” interstellari vicine al Sole, cosa che prima non erano in grado di fare. Le mappe hanno anche rivelato la struttura di nubi molecolari oscure; numerosi giovani ammassi, associazioni stellari e flussi stellari nello spazio vicino a noi; e stelle nascenti (inclusi i “Giovani Oggetti Stellari”) che emergono dalle loro nubi di nascita. Grazie a Gaia, gli astronomi sono stati in grado di mappare i vivai in cui i Giovani Oggetti Stellari prendono vita nello spazio tridimensionale, rivelando la vera struttura e l’estensione di due delle associazioni stellari più vicine a noi: Orion OB1 e Scorpione-Centaurus.
Gli scienziati hanno anche utilizzato Gaia per esplorare le “corone” diffuse di stelle attorno agli ammassi, le code mareali e le famiglie di ammassi, tracciando il modo in cui le stelle si formano vicino al Sole. Si è scoperto che molti ammassi giovani non sono isolati: fanno parte di “catene” o “famiglie” di ammassi più grandi, che condividono origini e storie di formazione stellare comuni.
Nel complesso, Gaia ha ridefinito la formazione stellare nella nostra porzione di spazio. Ora sappiamo molto di più su come questo processo sia influenzato e guidato dalle stelle presenti all’interno di una nube di nascita, un fenomeno noto come feedback stellare. Le stelle emettono energia e massa nello spazio tramite radiazioni, venti, esplosioni, getti e altro ancora. Il feedback è fondamentale per ridistribuire elementi chimici, gas e polveri nello spazio e contribuisce a regolare la formazione stellare, un fenomeno che Gaia ha esplorato mappando le associazioni stellari e tracciando il moto delle giovani stelle come Orion OB1.
Interconnessi: alla scoperta delle spirali della Via Lattea
A partire da Gaia, è diventato chiaro che le regioni di formazione stellare, gli ammassi e le associazioni stellari sono interconnessi su scale davvero vaste. Questo sta riformulando radicalmente la nostra comprensione di come gas e stelle popolano i cieli che osserviamo e di come la formazione stellare sia guidata nella Via Lattea.
Il telescopio ha ridefinito un anello di stelle vicino noto come Cintura di Gould, scoprendo che si tratta di un inganno visivo, con le sue stelle allineate lungo due importanti strutture lineari (uno sperone di gas che si estende dall’associazione Scorpione-Centauro noto come Split, e l’Onda di Radcliffe, una lunga e ondulata striscia di gas che collega regioni come Orione, Perseo e Toro e contiene la massa di 3 milioni di stelle). Ha anche mappato la struttura tridimensionale di superbolle, gusci e speroni, tutti soffiati e modellati dai venti di stelle e supernove al loro interno.
Sulla base di questa nuova visione di cieli interconnessi, gli astronomi hanno utilizzato Gaia per comprendere meglio la struttura a spirale della nostra galassia e lo spessore del suo disco. Le osservazioni di Gaia mostrano che i giovani ammassi sembrano muoversi a velocità diverse e in modi leggermente diversi a seconda della loro posizione all’interno dei bracci a spirale della Via Lattea. Gli ammassi stellari sono distribuiti in modo non uniforme lungo i bracci, il che implica che queste enormi strutture vorticose siano probabilmente di natura transitoria, non longeva.
Gaia ha anche rivelato che le dinamiche galattiche su larga scala influenzano il modo in cui si formano i giovani ammassi stellari e come alla fine si dissolvono. In effetti, Gaia ha rivelato parecchio sui giovani ammassi, mappando le nubi oscure e le regioni polverose in cui si formano. Questa formazione appare sorprendentemente sub-strutturata e disordinata. Gaia ha dimostrato che strutture simili a flussi, perle, fili, serpenti, anelli o filamenti di stelle sono ragionevolmente comuni nella formazione dei giovani ammassi, e queste disposizioni rimangono visibili per milioni di anni in tutta la Via Lattea.
Il lento addio e le code di marea
Mentre gli ammassi si muovono attraverso la Via Lattea, vengono disturbati da diversi aggregati e strutture di materia, dalle nubi molecolari alla materia oscura, fino alla “barra” di stelle che attraversa il centro della nostra galassia. Queste interazioni tirano gli ammassi e li distendono, creando lunghe code di marea di stelle e gas. Grazie all’astrometria ad alta precisione di Gaia, gli scienziati sono stati in grado di individuare code estese attorno all’ammasso delle Iadi e di tracciare la cinematica delle code attorno all’ammasso della Chioma di Berenice.
Gaia ha anche approfondito le proprietà delle code stesse, scoprendo che sono spesso asimmetriche in termini di densità e lunghezza. Si scopre che queste code mareali possono essere enormi, estendendosi per molte migliaia di anni luce. L’ammasso delle Iadi, ad esempio, sebbene apparentemente di dimensioni modeste, ha code mareali che si estendono su vaste sezioni di cielo – una testimonianza silenziosa dell’origine, dell’evoluzione e della continua dissoluzione dell’ammasso nella galassia.
È importante sottolineare che Gaia ha individuato stelle che sono fuggite dal loro luogo di nascita. Questo è fondamentale per comprendere meglio gli ammassi, i loro abitanti e per identificare le caratteristiche mareali più recenti. È stato anche determinante nel confermare che le stelle all’interno delle code mareali sono autentiche stelle fuggite dall’ammasso stesso, e non un allineamento casuale o stelle che si trovavano casualmente nella zona. Gli astronomi hanno ottenuto questo risultato prendendo le stelle candidate alle code mareali dai dati di Gaia e osservando come ruotano sui loro assi.
Grazie a Gaia, gli ammassi aperti non sono più visti come entità isolate, ma come strutture in evoluzione dinamica, che si dissolvono lentamente nella nostra galassia e lasciano tracce delle loro vite passate. Le prossime indagini del cielo, tra cui 4MOST e WEAVE, e missioni come Plato dell’ESA, il futuro cacciatore di pianeti che caratterizzerà anche gli esopianeti rocciosi e le loro stelle ospiti, completeranno le scoperte di Gaia rivelando maggiori informazioni sulle stelle nei nostri cieli, consentendoci di studiare caratteristiche come le code mareali in modo più dettagliato.
Per saperne di più
- Leggi l’articolo originale su ESA
- Vai al sito sulle scoperte della missione Gaia
