Gli scienziati sanno da tempo che le galassie possono crescere dalla fusione di galassie più piccole, ma gli antenati della nostra galassia, la Via Lattea, sono stati un mistero di vecchia data. Ora, un team internazionale di astrofisici è riuscito a ricostruire il primo albero genealogico completo della nostra galassia, analizzando le proprietà degli ammassi globulari in orbita attorno alla Via Lattea con l'intelligenza artificiale. L'opera è pubblicata in Avvisi mensili della Royal Astronomical Society .

Gli ammassi globulari sono gruppi densi fino a un milione di stelle che hanno quasi la stessa età dell'Universo stesso. La Via Lattea ospita oltre 150 di questi ammassi, molti dei quali si sono formati nelle galassie più piccole che si sono fuse per formare la galassia in cui viviamo oggi. Gli astronomi sospettano da decenni che la vecchiaia degli ammassi globulari significherebbe che potrebbero essere usati come "fossili" per ricostruire le prime storie di assemblaggio delle galassie. Tuttavia è solo con gli ultimi modelli e osservazioni che è diventato possibile realizzare questa promessa.

Un team internazionale di ricercatori guidati dal Dr. Diederik Kruijssen presso il Center for Astronomy presso l'Università di Heidelberg (ZAH) e dal Dr. Joel Pfeffer presso la John Moores University di Liverpool è ora riuscito a dedurre la storia della fusione della Via Lattea e ricostruire il suo albero genealogico, usando solo i suoi ammassi globulari.

Per realizzare questo, hanno sviluppato una suite di simulazioni al computer avanzate della formazione di galassie simili alla Via Lattea. Le loro simulazioni, chiamati E-MOSAICI, sono uniche perché includono un modello completo per la formazione, Evoluzione, e distruzione di ammassi globulari.

Nelle simulazioni, i ricercatori sono stati in grado di mettere in relazione le età, composizioni chimiche, e moti orbitali degli ammassi globulari alle proprietà delle galassie progenitrici in cui si sono formati, più di 10 miliardi di anni fa. Applicando queste intuizioni a gruppi di ammassi globulari nella Via Lattea, non solo potevano determinare quante stelle contenevano queste galassie progenitrici, ma anche quando si fusero nella Via Lattea.

"La sfida principale nel collegare le proprietà degli ammassi globulari alla storia di fusione della loro galassia ospite è sempre stata che l'assemblaggio delle galassie è un processo estremamente disordinato, durante il quale le orbite degli ammassi globulari vengono completamente rimescolate, " spiega Kruijssen.

"Per dare un senso al complesso sistema che rimane oggi, abbiamo quindi deciso di utilizzare l'intelligenza artificiale. Abbiamo addestrato una rete neurale artificiale sulle simulazioni E-MOSAICS per mettere in relazione le proprietà dell'ammasso globulare con la storia della fusione della galassia ospite. Abbiamo testato l'algoritmo decine di migliaia di volte sulle simulazioni e siamo rimasti sorpresi dalla precisione con cui è stato in grado di ricostruire le storie di fusione delle galassie simulate, usando solo le loro popolazioni di ammassi globulari".

Ispirato da questo successo, i ricercatori hanno deciso di decifrare la storia della fusione della Via Lattea. Per realizzare questo, hanno usato gruppi di ammassi globulari che si pensa si siano formati nella stessa galassia progenitrice in base al loro movimento orbitale. Applicando la rete neurale a questi gruppi di ammassi globulari, i ricercatori non solo potevano prevedere con alta precisione le masse stellari e i tempi di fusione delle galassie progenitrici, ma ha anche rivelato una collisione precedentemente sconosciuta tra la Via Lattea e una galassia enigmatica, che i ricercatori hanno chiamato "Kraken".

"La collisione con Kraken deve essere stata la fusione più significativa che la Via Lattea abbia mai sperimentato, " aggiunge Kruijssen. "Prima, si pensava che una collisione con la galassia Gaia-Enceladus-Sausage, avvenuta circa 9 miliardi di anni fa, è stato il più grande evento di collisione. Però, la fusione con Kraken è avvenuta 11 miliardi di anni fa, quando la Via Lattea era quattro volte meno massiccia. Di conseguenza, la collisione con Kraken deve aver davvero trasformato l'aspetto della Via Lattea in quel momento."

Presi insieme, questi risultati hanno permesso al team di ricercatori di ricostruire il primo albero di fusione completo della nostra Galassia. Nel corso della sua storia, la Via Lattea ha cannibalizzato circa cinque galassie con più di 100 milioni di stelle, e una quindicina con almeno 10 milioni di stelle. Le galassie progenitrici più massicce si sono scontrate con la Via Lattea tra 6 e 11 miliardi di anni fa.

I ricercatori si aspettano che le loro previsioni stimolino studi futuri per cercare i resti di queste galassie progenitrici. "I detriti di più di cinque galassie progenitrici sono stati ora identificati. Con i telescopi attuali e futuri, dovrebbe essere possibile trovarli tutti, "Conclude Kruijssen.