Gli astronomi trovano il guscio scavato di una galassia nana che si è scontrata con la Via Lattea miliardi di anni fa

Nel 2005 gli astronomi hanno trovato un denso raggruppamento di stelle nella costellazione della Vergine. Sembrava un ammasso stellare, tranne per il fatto che ulteriori indagini hanno mostrato che alcune stelle si stanno muovendo verso di noi e altre si stanno allontanando. Quella scoperta era inaspettata e suggeriva che lo Stream non fosse un semplice ammasso stellare.

Uno studio del 2019 ha mostrato che il raggruppamento di stelle non è affatto un ammasso stellare; invece, è il guscio scavato di una galassia sferoidale nana che si è fusa con la Via Lattea. Si chiama Virgo Overdensity (VOD) o Virgo Stellar Stream.

Un nuovo studio che coinvolge alcuni degli stessi ricercatori mostra come e quando si è verificata la fusione e identifica altri gusci della stessa fusione.

Il titolo del nuovo documento è ' La struttura del guscio della Via Lattea rivela il tempo di una collisione radiale .” Il primo autore è Thomas Donlon II, uno studente di Rensselaer, che è stato anche il primo autore dello studio del 2019. Il documento è pubblicato su The Astrophysical Journal.

Nel loro articolo, gli autori scrivono 'In questo lavoro, identifichiamo per la prima volta la sottostruttura del guscio nella Via Lattea e sosteniamo che questi gusci siano effettivamente associati al VRM e quindi a un evento di fusione radiale'.

Esistono diversi tipi di fusioni e, secondo il documento del 2019, la fusione che ha creato il VOD era quella che è nota come fusione radiale. Questi sono tipi di fusione violenti che a comunicato stampa descrive come una 'versione stellare di un incidente con l'osso a T'.

'Quando l'abbiamo messo insieme, è stato un momento 'aha'', ha detto Heidi Jo Newberg, professoressa di fisica, fisica applicata e astronomia a Rensselaer e autrice principale di Il Giornale Astrofisico Documento del 2019 che dettaglia la scoperta. “Questo gruppo di stelle aveva un sacco di velocità diverse, il che era molto strano. Ma ora che vediamo il loro movimento nel suo insieme, capiamo perché le velocità sono diverse e perché si muovono nel modo in cui sono».

Il nuovo documento si basa su quel lavoro e rivela ancora più dettagli. Quando la galassia nana è entrata in collisione con la Via Lattea, ha lasciato dietro di sé piani curvi di stelle che rimbalzano attraverso il centro galattico. Hanno chiamato l'evento Virgo Radial Merger (VRM).

Ogni volta che la galassia nana si scontra con il centro galattico, fuoriesce dall'altra parte, solo per essere attirata indietro verso il centro. Ogni volta che raggiunge il punto più lontano, lascia dietro di sé alcune delle sue stelle, formando le conchiglie. Il team ha creato simulazioni utilizzando i dati osservativi e ha calcolato quante volte la galassia nana è rimbalzata avanti e indietro e quando si è fusa per la prima volta con la Via Lattea.

Il team di ricercatori ha utilizzato dati provenienti da più fonti. Utilizzando i dati della Sloan Digital Sky Survey, della missione Gaia dell'ESA e del LAMOST telescopio in Cina, hanno trovato due strutture a conchiglia nella VOD e altre due nella regione di Hercules Aquila Cloud. La loro modellazione al computer ha mostrato che la fusione è iniziata quando la galassia nana è passata per la prima volta attraverso il centro della Via Lattea 2,7 miliardi di anni fa.

Dati e immagini combinati mostrano la posizione delle quattro strutture a conchiglia trovate nella Via Lattea. Credito di immagine: Università di Rennselaer.

fusioni galattiche non sono rari . Enormi galassie come la Via Lattea sono cresciute fondendosi con galassie molto più piccole. Attualmente, la Via Lattea è nel mezzo di due fusioni. È in procinto di fondersi con la galassia nana sferoidale del Sagittario e con entrambi i Piccole e Grandi Nubi di Magellano .

Tutte queste fusioni hanno lasciato il segno sulla Via Lattea. L'alone della nostra galassia è una regione di stelle di forma sferica che circonda i bracci a spirale della Via Lattea. La maggior parte di queste stelle non sono 'native' della galassia, ma sono invece 'immigrate' da altre galassie che si sono fuse con la Via Lattea.

L'aspetto elegante e maestoso della Via Lattea smentisce la sua storia di fusioni a volte violente con altre galassie. Credito immagine: NASA.

Nel corso del tempo, le forze di marea della galassia modellano quegli immigrati in lunghi flussi di stelle. Quei flussi si muovono di concerto l'uno con l'altro attraverso l'alone. Gli astronomi chiamano queste fusioni di maree e sono al centro di molte ricerche.

Ma questa fusione era diversa. Le fusioni radiali come questa sono molto più violente e la galassia nana può oscillare avanti e indietro più volte, lasciando queste forme di conchiglie.

Questa immagine dello studio mostra sia il VOD (a sinistra) che la regione di Hercules Aquila Cloud. Per aiutare a identificare le strutture a forma di conchiglia, gli autori hanno mappato le posizioni di entrambe le stelle RRL e BHB. Le RRL sono stelle RR Lyrae, stelle variabili usate per determinare la distanza. Le BHB sono stelle a ramo orizzontale blu e sono estremamente calde. Sono usati come traccianti in astronomia e le loro distanze sono determinate con la spettroscopia. Credito immagine: Donlon II et al., 2020.

In un comunicato stampa , il primo autore Thomas Donlon II ha spiegato che il team non stava attivamente cercando prove di una di queste fusioni radiali.

'Ci sono altre galassie, tipicamente galassie più sferiche, che hanno una struttura a conchiglia molto pronunciata, quindi sai che queste cose accadono, ma abbiamo guardato nella Via Lattea e non abbiamo visto conchiglie gigantesche davvero evidenti', ha detto Donlon, che è stato anche l'autore principale del documento del 2019 che per primo ha proposto la fusione radiale della Vergine.

Mentre il team lavorava al loro studio, il movimento a frusta delle stelle nel VOD è diventato più chiaro nella loro modellazione. Fu allora che dovettero considerare una fusione radiale come causa. 'E poi ci siamo resi conto che è lo stesso tipo di fusione che causa questi grandi involucri', ha detto Donlon II. “Sembra solo diverso perché, per prima cosa, siamo all'interno della Via Lattea, quindi abbiamo una prospettiva diversa, e anche questa è una galassia a disco, e non abbiamo tanti esempi di strutture a guscio nelle galassie a disco. '

Questa scoperta sta anche gettando nuova luce su alcuni altri aspetti della morfologia della Via Lattea, tra cui il Salsiccia di Gaia . La salsiccia di Gaia è i resti di un'altra galassia nana che si è fusa con la Via Lattea. Quella fusione è avvenuta tra 8 e 10 miliardi di anni fa e ha aggiunto otto ammassi globulari e circa 50 miliardi di masse solari di stelle, gas e materia oscura alla Via Lattea. Ha la caratteristica forma a salsiccia dovuta alle orbite delle stelle.

Questa è un'immagine del telescopio spaziale Hubble dell'ammasso globulare NGC 2808. Potrebbe essere il vecchio nucleo di Gaia Sausage. La salsiccia stessa Immagine di credito: dalla NASA, ESA, A. Sarajedini (Università della Florida) e G. Piotto (Università di Padova (Padova)) – http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2007/2007/ 18/image/a/ (link diretto), dominio pubblico, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2371715

Prima di questo lavoro, gli astronomi tendevano a pensare che la fusione radiale della Vergine e la salsiccia di Gaia fossero i risultati dello stesso evento. Ma ora c'è una stima molto più recente per il VRM e si ritiene che i due siano eventi separati. Se non sono eventi separati, allora la stima del tempo per la Salsiccia di Gaia deve essere più giovane, il che significa che la Salsiccia non può essere responsabile di un disco così spesso della Via Lattea, che è uno dei risultati attribuiti a la stima più antica per l'evento Salsiccia di Gaia.

Osservando la distribuzione delle velocità stellari nella Via Lattea, le stelle della galassia Sausage formano una caratteristica forma a salsiccia. Questa forma unica è causata dai forti movimenti radiali delle stelle. Poiché il sole si trova al centro di questa enorme nube di stelle, la distribuzione non include le stelle rallentate che stanno attualmente effettuando un'inversione a U verso il centro della galassia. Credito immagine: Myeong et al., 2018.

Questo lavoro sta potenzialmente gettando nuova luce anche su altre parti della Via Lattea. Il Lumaca Gaia è un gruppo di stelle a forma di spirale vicino al Sole che può essere collegato con il VRM, e un altro evento chiamato spruzzi potrebbe anche essere. Lo Splash è una sottostruttura nel disco della Via Lattea vicino al Sole. Ha una grande popolazione di stelle ricche di metalli che si muovono attraverso orbite altamente radiali nell'alone interno. Ci sono molte domande sull'origine dello Splash, ma questo studio mostra che il VRM potrebbe averlo causato e non sono necessarie altre fusioni più antiche per spiegarlo.

'Ci sono molti potenziali legami con questa scoperta', ha detto Newberg. “La Virgo Radial Merger apre le porte a una maggiore comprensione di altri fenomeni che vediamo e non comprendiamo appieno, e che potrebbero benissimo essere stati influenzati da qualcosa che è caduto proprio nel mezzo della galassia meno di 3 miliardi di anni fa .”

Di più:

• Comunicato stampa: Prove della collisione di bordata con la galassia nana scoperta nella Via Lattea
• Nuova ricerca: La struttura del guscio della Via Lattea rivela il tempo di una collisione radiale
• Universo oggi: La Via Lattea sta già iniziando a digerire le nuvole di Magellano, a partire dai loro aloni protettivi di gas caldo