Un team di astronomi di Leida ha utilizzato l'ultima serie di dati della missione Gaia dell'ESA per cercare stelle ad alta velocità espulse dalla Via Lattea, ma siamo rimasti sorpresi di trovare stelle invece che scattano verso l'interno, forse da un'altra galassia.

In Aprile, Il geometra stellare dell'ESA Gaia ha pubblicato un catalogo senza precedenti di oltre un miliardo di stelle. Gli astronomi di tutto il mondo hanno lavorato incessantemente negli ultimi mesi per esplorare questo straordinario set di dati, scrutando le proprietà e i moti delle stelle nella nostra galassia e oltre con una precisione mai raggiunta prima, dando origine a una moltitudine di studi nuovi e intriganti.

La Via Lattea contiene oltre cento miliardi di stelle. La maggior parte si trova in un disco con un denso, centro gonfio, al centro del quale c'è un buco nero supermassiccio. Il resto è distribuito in un alone sferico molto più grande. Le stelle girano intorno alla Via Lattea a centinaia di chilometri al secondo, e i loro movimenti contengono una grande quantità di informazioni sulla storia passata della galassia. La classe di stelle più veloce nella nostra galassia sono chiamate stelle iperveloci, che si pensa inizino la loro vita vicino al centro galattico per essere successivamente scagliati verso il bordo della Via Lattea tramite interazioni con il buco nero.

Solo un piccolo numero di stelle iperveloci è mai stato scoperto, e il secondo rilascio di dati recentemente pubblicato da Gaia offre un'opportunità unica per cercarne altri. Diversi gruppi di astronomi sono entrati nel nuovissimo set di dati alla ricerca di stelle iperveloci subito dopo il rilascio. Tra loro, tre scienziati dell'Università di Leida hanno avuto una grande sorpresa.

Per 1,3 miliardi di stelle, Gaia ha misurato le posizioni, parallasse – un indicatore della loro distanza – e moti bidimensionali sul piano del cielo. Per sette milioni dei più brillanti, ha anche misurato la velocità con cui si avvicinano o si allontanano da noi. "Dei sette milioni di stelle Gaia con misurazioni della velocità 3D complete, ne abbiamo trovati venti che potrebbero viaggiare abbastanza veloci da fuggire alla fine dalla Via Lattea, " spiega Elena Maria Rossi, uno degli autori del nuovo studio.

Elena e colleghi, che aveva già scoperto una manciata di stelle iperveloci l'anno scorso in uno studio esplorativo basato sui dati della prima versione di Gaia, sono rimasto piacevolmente sorpreso, poiché speravano di trovare al massimo una stella che si staccasse dalla galassia tra questi sette milioni. E c'è di più. "Piuttosto che volare via dal centro galattico, la maggior parte delle stelle ad alta velocità che abbiamo individuato sembrano correre verso di essa, " aggiunge il co-autore Tommaso Marchetti. "Queste potrebbero essere stelle di un'altra galassia, zoomando a destra attraverso la Via Lattea."

È possibile che questi intrusi intergalattici provengano dalla Grande Nube di Magellano, una galassia relativamente piccola in orbita attorno alla Via Lattea, oppure possono provenire da una galassia ancora più lontana. Se le cose stanno così, portano l'impronta del loro luogo di origine, e studiarli a distanze molto più ravvicinate rispetto alla loro galassia madre potrebbe fornire informazioni senza precedenti sulla natura delle stelle in un'altra galassia, in modo simile allo studio del materiale marziano portato sul nostro pianeta dai meteoriti.

"Le stelle possono essere accelerate ad alte velocità quando interagiscono con un buco nero supermassiccio, "Spiega Elena. "Quindi la presenza di queste stelle potrebbe essere un segno di tali buchi neri nelle galassie vicine. Ma le stelle potrebbero anche aver fatto parte di un sistema binario, scagliati verso la Via Lattea quando la loro stella compagna è esplosa come una supernova. In entrambi i casi, studiarli potrebbe dirci di più su questo tipo di processi nelle galassie vicine".

Una spiegazione alternativa è che le stelle appena identificate potrebbero essere originarie dell'alone della nostra galassia, accelerato e spinto verso l'interno attraverso le interazioni con una delle galassie nane cadute verso la Via Lattea durante la sua storia di formazione. Ulteriori informazioni sull'età e sulla composizione delle stelle potrebbero aiutare gli astronomi a chiarirne l'origine. "Una stella dell'alone della Via Lattea è probabilmente abbastanza vecchia e per lo più fatta di idrogeno, considerando che le stelle di altre galassie potrebbero contenere molti elementi più pesanti, " dice Tommaso. "Guardare i colori delle stelle ci dice di più di cosa sono fatte."

Nuovi dati aiuteranno a stabilire con maggiore certezza la natura e l'origine di queste stelle, e il team utilizzerà telescopi terrestri per saperne di più su di loro. Intanto, Gaia continua a fare osservazioni di tutto il cielo, comprese le stelle analizzate in questo studio. Indagando sulla natura di questi possibili intrusi stellari, il team è anche impegnato a scavare nel set di dati completo della seconda versione di Gaia, cercando altre stelle ad alta velocità e guardando al futuro. Sono previsti almeno altri due rilasci di dati Gaia negli anni 2020, e ciascuno fornirà informazioni più precise e nuove su un insieme di stelle più ampio.

"Alla fine ci aspettiamo misurazioni complete della velocità 3D per un massimo di 150 milioni di stelle, " spiega il coautore Anthony Brown, presidente del Consorzio Elaborazione e Analisi dati Gaia. "Questo aiuterà a trovare centinaia o migliaia di stelle iperveloci, comprendere la loro origine in modo molto più dettagliato, e usali per indagare sull'ambiente del centro galattico e sulla storia della nostra galassia, " aggiunge. "Questo entusiasmante risultato dimostra che Gaia è una vera macchina da scoperta, fornendo il terreno per scoperte completamente inaspettate sulla nostra galassia, " conclude Timo Prusti, Scienziato del progetto Gaia all'ESA.