Gli astronomi hanno studiato una piccola popolazione di stelle nell'alone della Via Lattea, trovando la sua composizione chimica molto simile a quella del disco galattico. Questa somiglianza fornisce prove convincenti che queste stelle hanno avuto origine dall'interno del disco, piuttosto che da galassie nane unite. Si pensa che la ragione di questa migrazione stellare siano le oscillazioni teoricamente proposte del disco della Via Lattea nel suo insieme, indotta dall'interazione mareale della Via Lattea con una galassia satellite massiccia di passaggio.

Se qualcuno dallo spazio desidera contattarti tramite "posta spaziale", il tuo indirizzo cosmico includerebbe molte altre righe tra cui "Terra", "Sistema solare", "Braccio a spirale di Orione" e "Galassia della Via Lattea". Questa posizione all'interno della nostra galassia ci dà un posto in prima fila per esplorare ciò che sta accadendo in una tale galassia.

Però, la nostra prospettiva interna presenta alcune sfide nella nostra ricerca per comprenderla, ad esempio per delinearne la forma e l'estensione. E ancora un altro problema è il tempo:come possiamo interpretare l'evoluzione galattica se la nostra durata della vita (e quella dei nostri telescopi) è molto inferiore al battito di ciglia dell'occhio cosmico?

Oggi, abbiamo un quadro abbastanza chiaro delle ampie proprietà della Via Lattea e di come si inserisce tra le altre galassie nell'Universo. Gli astronomi lo classificano come piuttosto mediocre, grande galassia a spirale con la maggior parte delle sue stelle che circondano il suo centro all'interno di un disco, e una spolverata di stelle oltre quella orbitante nell'alone galattico.

Queste stelle dell'alone sembrano non essere distribuite casualmente nell'alone - invece molte sono raggruppate in strutture giganti - immensi flussi e nuvole (o sovradensità) di stelle, alcuni circondano interamente la Via Lattea. Queste strutture sono state interpretate come le firme del tumultuoso passato della Via Lattea:detriti della distruzione gravitazionale delle molte galassie più piccole che si pensa abbiano invaso la nostra Galassia in passato.

I ricercatori hanno cercato di saperne di più su questa violenta storia della Via Lattea osservando le proprietà delle stelle nei detriti lasciati indietro:le loro posizioni e i loro movimenti possono darci indizi sul percorso originale dell'invasore, mentre i tipi di stelle che contengono e le composizioni chimiche di quelle stelle possono dirci qualcosa su come avrebbe potuto apparire la galassia morta da tempo.

Un team internazionale di astronomi guidato dalla dott.ssa Maria Bergemann del Max Planck Institute for Astronomy di Heidelberg ha ora trovato prove convincenti che alcune di queste strutture dell'alone potrebbero non essere detriti rimasti dalle galassie invasori, ma piuttosto provengono dal disco stesso della Via Lattea!

Gli scienziati hanno studiato 14 stelle situate in due diverse strutture nell'alone galattico, le sovradensità stellari Triangulum-Andromeda (Tri-And) e A13, che si trovano ai lati opposti del piano del disco galattico. Precedenti studi sul movimento di queste due strutture diffuse hanno rivelato che sono cinematicamente associate e potrebbero essere correlate all'Anello Monoceros, una struttura ad anello che si attorciglia intorno alla Galassia. Però, la natura e l'origine di queste due strutture stellari non è stata ancora definitivamente chiarita. La posizione delle due sovradensità stellari potrebbe essere determinata poiché ciascuna si trova a circa 5 kiloparsec (14000 anni luce) sopra e sotto il piano galattico, come indicato nella figura 1 (vedi immagine).

Bergemann e il suo team, per la prima volta, ora ha presentato modelli dettagliati di abbondanza chimica di queste stelle, ottenuti con spettri ad alta risoluzione presi con il Keck e il VLT (Very Large Telescope, ESO) telescopi. "L'analisi delle abbondanze chimiche è un test molto potente, che permette, in modo simile alla corrispondenza del DNA, per identificare la popolazione madre della stella. Popolazioni genitoriali diverse, come il disco o l'alone della Via Lattea, galassie satelliti nane o ammassi globulari, sono noti per avere composizioni chimiche radicalmente diverse. Quindi una volta che sappiamo di cosa sono fatte le stelle, possiamo collegarli immediatamente alle loro popolazioni madri.", spiega Bergemann.

Confrontando le composizioni chimiche di queste stelle con quelle che si trovano in altre strutture cosmiche, gli scienziati sono rimasti sorpresi nello scoprire che le composizioni chimiche sono quasi identiche, sia all'interno che tra questi gruppi, e corrispondono strettamente ai modelli di abbondanza delle stelle del disco della Via Lattea. Ciò fornisce prove convincenti che queste stelle molto probabilmente provengono dal sottile disco galattico (la parte più giovane della Via Lattea, concentrato verso il piano galattico) stesso, piuttosto essere detriti di galassie invasive!

Ma come sono arrivate le stelle a queste posizioni estreme sopra e sotto il disco galattico? I calcoli teorici dell'evoluzione della Via Lattea prevedono che ciò accada, con le stelle che vengono ricollocate a grandi distanze verticali dal loro luogo di nascita nel piano del disco. Questa "migrazione" di stelle è teoricamente spiegata dalle oscillazioni del disco nel suo insieme. La spiegazione preferita per queste oscillazioni è l'interazione mareale dell'alone di materia oscura della Via Lattea e del suo disco con una galassia satellite massiccia di passaggio.

I risultati pubblicati sulla rivista Natura di Bergemann e dei suoi colleghi ora forniscono la prova più chiara di queste oscillazioni del disco della Via Lattea ottenute finora!

Questi risultati sono molto eccitanti, poiché indicano che il disco della Via Lattea e le sue dinamiche sono significativamente più complesse di quanto si pensasse in precedenza. "Abbiamo dimostrato che può essere abbastanza comune che gruppi di stelle nel disco vengano trasferiti in regni più distanti all'interno della Via Lattea, essendo stati 'cacciati' da una galassia satellite invasore. Schemi chimici simili possono essere trovati anche in altre galassie —indicando una potenziale universalità galattica di questo processo dinamico." disse Allyson Shefield, dottorato di ricerca, professore associato di fisica presso LaGuardia Community College/CUNY, un coautore dello studio.

Come passo successivo, gli astronomi hanno in programma di analizzare gli spettri di altre stelle sia nelle due sovradensità, così come stelle in altre strutture stellari più lontane dal disco. Sono anche molto desiderosi di ottenere masse ed età di queste stelle per limitare i limiti di tempo in cui si è verificata questa interazione tra la Via Lattea e una galassia nana.

"Prevediamo che i sondaggi in corso e futuri come 4MOST e Gaia forniranno informazioni uniche sulla composizione chimica e sulla cinematica delle stelle in queste sovradensità. Le due strutture che abbiamo già analizzato sono, nella nostra interpretazione, associata a oscillazioni su larga scala del disco, indotto da un'interazione tra la Via Lattea e una galassia nana. Gaia potrebbe avere il potenziale per vedere la connessione tra le due strutture, che mostra l'intero modello di corrugazioni nel disco galattico", dice Bergemann, che fa anche parte del Collaborative Research Center SFB 881 "The Milky Way System", con sede presso l'Università di Heidelberg.