Gli astronomi di Harvard spiegano la misteriosa deformazione della Via Lattea

Le scoperte degli astronomi supportano l’ipotesi di come si è evoluta la nostra galassia.

IL via Lattea Viene spesso raffigurato come un disco piatto e rotante di polvere, gas e stelle. Ma se potessi rimpicciolire e scattare un’immagine surround, in realtà avrebbe una distinta deformazione, come se stessi cercando di torcere e piegare un LP in vinile.

Sebbene gli scienziati sappiano da tempo, grazie ai dati osservativi, che la Via Lattea è distorta e che i suoi bordi si allargano come una gonna, nessuno è stato in grado di spiegarne il motivo.

Scoperte degli astronomi di Harvard

E ora gli astronomi di Harvard al Centro di Astrofisica | Harvard e Smithsonian (CFA) hanno eseguito i primi calcoli che spiegano completamente questo fenomeno, con prove convincenti che indicano che la Via Lattea è avvolta in un alone irregolare di materia oscura. Questo lavoro fa avanzare anche il pensiero attuale su come si evolve la galassia e potrebbe fornire indizi su alcuni dei misteri della materia oscura.

Il disco galattico della Via Lattea è contorto e luminoso, simile alla galassia ESO qui raffigurata. Il telescopio spaziale Hubble della NASA ha fotografato questa insolita galassia, rivelando notevoli dettagli del suo disco polveroso e deformato e mostrando come le galassie in collisione danno vita a nuove stelle. La polvere e i bracci a spirale delle normali galassie a spirale, come la nostra Via Lattea, appaiono piatti se visti dal bordo. Fonte immagine: NASA/Space Telescope Science Institute

I nuovi calcoli sono stati guidati da Jiwon Jesse Han, uno studente della Griffin Graduate School of Arts and Sciences, affiliata al CfA. Pubblicato sulla rivista Astronomia della naturaIl lavoro comprende i coautori Charlie Conroy e Lars Hernquist, entrambi docenti del CfA e del Dipartimento di Astronomia.

Corona stellare e materia oscura

La nostra galassia si trova all’interno di una nube diffusa chiamata corona stellare, che si estende più lontano nell’universo. In un lavoro innovativo pubblicato lo scorso anno, il team di Harvard ha concluso che la corona stellare è inclinata ed ellittica, come uno Zeppelin o un pallone da calcio.

Di conseguenza, il team ha adottato la stessa forma per l’alone di materia oscura, l’entità più grande che include tutto ciò che si trova all’interno e attorno alla Via Lattea. La materia oscura costituisce l’80% della massa della galassia, ma è invisibile perché non interagisce con la luce, quindi bisogna dedurre la forma di quell’alone. Utilizzando modelli per calcolare le orbite delle stelle all’interno di un alone rettangolare e inclinato di materia oscura, il team ha trovato una corrispondenza quasi perfetta con le attuali osservazioni di una galassia deformata e luminosa.

Monumenti e visioni

“La corona oscura inclinata è in realtà abbastanza comune nelle simulazioni, ma nessuno ha esplorato il suo effetto sulla Via Lattea”, ha detto Conroy. “Si scopre che l’inclinazione è un ottimo modo per spiegare la dimensione e la direzione del disco oscillante della nostra galassia”.

Gli scienziati credono da tempo che la Via Lattea si sia formata a seguito di una collisione galattica; Il lavoro degli astronomi conferma questa ipotesi.

“Se la galassia si evolvesse da sola, avrebbe questo bellissimo alone sferico, questo bellissimo disco piatto”, ha detto Hahn. “Quindi il fatto che l’alone sia inclinato e abbia una forma simile a quella di un pallone da calcio suggerisce che la nostra galassia abbia vissuto un evento di fusione, in cui due galassie si scontrano”.

“Si scopre che l’inclinazione è un ottimo modo per spiegare la dimensione e la direzione del disco oscillante della nostra galassia”.
— Charlie Conroy, Dipartimento di Astronomia

I loro calcoli sulla possibile forma dell’alone di materia oscura potrebbero anche fornire indizi sulle proprietà e sulla natura delle particelle di materia oscura stesse, che rimangono misteri irrisolti in fisica. “Il fatto che la galassia non sia sferica secondo i nostri dati suggerisce che esiste un limite oltre il quale la materia oscura può interagire con se stessa”, ha spiegato Hahn.

La fiducia in questi risultati potrebbe portare a modi migliori per studiare in modo intelligente la materia oscura non osservabile che costituisce la maggior parte dell’universo. Ciò include nuovi modi per catturare le firme cinematiche dei subaloni oscuri, che sono piccoli aloni di materia oscura che vagano per la galassia.

Riferimento: “L’origine dell’alone oscuro obliquo e del bagliore del disco galattico” di Jeon Jesse Han, Charlie Conroy e Lars Hernequist, 14 settembre 2023, Astronomia della natura.
doi: 10.1038/s41550-023-02076-9