Un nuovo studio sulla cinematica e composizione chimica di un campione di stelle in prossimità del sole, guidato dalla Dott.ssa Daniela Carollo, ricercatore dell'Istituto Nazionale di Astrofisica, ha rivelato che le stelle che compongono lo spesso disco della Via Lattea appartengono a due distinte popolazioni stellari con caratteristiche diverse e non ad una sola, come si pensava da più di due decenni.

Il nuovo componente del disco spesso, chiamato disco spesso debole di metallo (MWTD) o disco spesso povero di metallo, differisce da quella canonica nella velocità di rotazione attorno al centro galattico e nella sua composizione chimica. Infatti, le stelle che compongono il TD hanno una velocità di rotazione di circa 180 km al secondo, mentre quelli del MWTD ruotano più lentamente, a circa 150 km al secondo. Le stelle appartenenti al MWTD sono inoltre due volte più povere di metalli di quelle del TD e hanno un'energia maggiore, una proprietà che permette loro di raggiungere maggiori altezze dal piano galattico.

"Sono passati quasi 30 anni da quando gli astronomi hanno cercato di risolvere questo enigma, " ha detto il dottor Carollo, scienziato dell'Osservatorio Astrofisico di Torino il primo autore dell'articolo che riporta la scoperta, appena pubblicato in Il Giornale Astrofisico . "Infatti, si pensava che il MWTD non fosse altro che un'estensione del disco spesso e non una popolazione indipendente con origini astrofisiche diverse."

Gli accurati parametri forniti dalla missione ESA Gaia (posizioni, distanze e moto intrinseco delle stelle), e le informazioni chimiche su un campione di 40, 000 stelle della Sloan Digital Sky Survey (SDSS), ha permesso al team di distinguere il MWTD in un diagramma che mostra i momenti angolari combinati con la chimica.

"I momenti angolari sono quantità che si conservano durante la formazione e la successiva evoluzione di un sistema fisico come la nostra galassia, " spiega il dottor Carollo. "Così, in un diagramma accurato dei momenti angolari, le stelle portate nella galassia dallo stesso capostipite, come ad esempio da una precedente fusione di una galassia satellite, avrà momenti angolari simili e tenderà a raggrupparsi nel diagramma."

Il TD e il MWTD formano due gruppi distinti nel diagramma, così come nella loro chimica. In astronomia, gli elementi chimici più pesanti dell'idrogeno e dell'elio, che si sono formati durante il Big Bang, sono definiti metalli. Questi elementi chimici più pesanti sono stati prodotti durante la nucleosintesi di stelle massicce che sono esplose come supernove.

Un particolare gruppo di elementi leggeri come magnesio e titanio, rispetto agli elementi più pesanti, come il ferro, forniscono un parametro fondamentale che consente agli scienziati di distinguere le popolazioni di stelle vecchie da quelle di stelle più giovani. Il MWTD non possiede solo stelle più povere di ferro, ma quelle stelle sono anche più ricche di elementi del gruppo del magnesio e del titanio (elementi alfa) che suggeriscono una formazione antecedente al TD.

Queste importanti differenze tra il TD e il MWTD, vale a dire la cinematica e la chimica delle loro stelle, suggeriscono che i due dischi abbiano avuto un'origine diversa durante il processo di formazione delle galassie.

Ma come si è formato un secondo disco spesso nella Via Lattea? Le ipotesi sono molteplici:il MWTD potrebbe essere più vecchio del TD e le sue stelle potrebbero essere state energizzate dalla fusione di una galassia satellite nana con la Via Lattea, durante la sua prima fase di formazione. Successivamente, la fusione di una seconda galassia satellite avrebbe dato origine al TD.

Un'altra possibilità è che le stelle MWTD si fossero originariamente formate in un'area più vicina al centro della galassia primordiale e successivamente siano state trasportate a distanze maggiori, più vicino a dove si trova il sole ora, da fenomeni interni come instabilità della barra centrale o formazione dei bracci a spirale della galassia. Oppure un'antica galassia satellite di massa simile alla Piccola Nube di Magellano si è fusa con la galassia primordiale e le sue stelle hanno cominciato a ruotare attorno al centro galattico a causa della reciproca interazione gravitazionale.

Tutte queste ipotesi possono essere verificate attraverso modelli teorici e simulazioni di formazione di galassie simili alla Via Lattea.