Le future traiettorie orbitali di tre galassie a spirale:la nostra Via Lattea (blu), Andromeda, noto anche come M31 (rosso), e Triangolo, noto anche come M33 (verde). Il cerchio indica la posizione attuale di ogni galassia, e le loro traiettorie future sono state calcolate utilizzando i dati della seconda versione della missione Gaia dell'ESA. La Via Lattea è mostrata come l'impressione di un artista, mentre le immagini di Andromeda e Triangulum si basano sui dati di Gaia. Le frecce lungo le traiettorie indicano la direzione stimata del movimento di ciascuna galassia e le loro posizioni, 2,5 miliardi di anni nel futuro, mentre le croci segnano la loro posizione stimata in circa 4,5 miliardi di anni. Circa 4,5 miliardi di anni da oggi, la Via Lattea e Andromeda faranno il loro primo passaggio ravvicinato l'una intorno all'altra a una distanza di circa 400 000 anni luce. Le galassie continueranno quindi ad avvicinarsi l'una all'altra e alla fine si fonderanno per formare una galassia ellittica. La scala lineare di 1 milione di anni luce si riferisce alle traiettorie galattiche; le immagini della galassia non sono in scala. Credito:Orbite:E. Patel, G. Besla (Università dell'Arizona), R. van der Marel (STScI); Immagini:ESA (Via Lattea); ESA/Gaia/DPAC (M31, M33)
Il satellite Gaia dell'ESA ha guardato oltre la nostra Galassia ed esplorato due galassie vicine per rivelare i movimenti stellari al loro interno e come un giorno interagiranno e si scontreranno con la Via Lattea, con risultati sorprendenti.
La nostra Via Lattea appartiene a un grande raduno di galassie noto come Gruppo Locale e, insieme alle galassie di Andromeda e Triangulum, chiamate anche M31 e M33, rispettivamente – costituisce la maggioranza della massa del gruppo.
Gli astronomi sospettano da tempo che Andromeda un giorno si scontrerà con la Via Lattea, rimodellando completamente il nostro vicinato cosmico. Però, i movimenti tridimensionali delle galassie del Gruppo Locale sono rimasti poco chiari, dipingere un quadro incerto del futuro della Via Lattea.
"Avevamo bisogno di esplorare i movimenti delle galassie in 3D per scoprire come sono cresciute e si sono evolute, e ciò che crea e influenza le loro caratteristiche e il loro comportamento, ", afferma l'autore principale Roeland van der Marel dello Space Telescope Science Institute di Baltimora, STATI UNITI D'AMERICA.
"Siamo stati in grado di farlo utilizzando il secondo pacchetto di dati di alta qualità rilasciato da Gaia".
Gaia sta attualmente costruendo la mappa 3D più precisa delle stelle nel vicino Universo, e sta rilasciando i suoi dati in più fasi. I dati della seconda release, realizzato ad aprile 2018, è stato utilizzato in questa ricerca.
Precedenti studi del Gruppo Locale hanno combinato osservazioni da telescopi tra cui il telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA e il Very Long Baseline Array a terra per capire come le orbite di Andromeda e Triangulum sono cambiate nel tempo. Le due galassie a spirale a forma di disco si trovano tra 2,5 e 3 milioni di anni luce da noi, e sono abbastanza vicini l'uno all'altro da poter interagire.
Sono emerse due possibilità:o Triangulum si trova su un'orbita incredibilmente lunga di sei miliardi di anni attorno ad Andromeda ma ci è già caduta in passato, oppure è attualmente alla sua prima caduta. Ogni scenario riflette un diverso percorso orbitale, e quindi una storia di formazione e un futuro diversi per ogni galassia.
Una vista a tutto cielo della nostra Via Lattea e delle galassie vicine, sulla base di misurazioni di quasi 1,7 miliardi di stelle. La mappa mostra la densità di stelle osservate da Gaia in ogni porzione di cielo tra luglio 2014 e maggio 2016. Regioni più luminose indicano concentrazioni più dense di stelle, mentre le regioni più scure corrispondono a zone di cielo in cui si osservano meno stelle. In contrasto con la mappa della luminosità a colori, che è dominato dalle stelle più luminose e massicce, questa vista mostra la distribuzione di tutte le stelle, compresi quelli deboli e lontani. La struttura orizzontale luminosa che domina l'immagine è il piano galattico, il disco appiattito che ospita la maggior parte delle stelle della nostra Galassia di casa, con il centro galattico nel mezzo. La caratteristica allungata visibile sotto il centro galattico e rivolta verso il basso è la galassia nana Sagittario, un piccolo satellite della Via Lattea che sta lasciando dietro di sé un flusso di stelle come effetto della forza gravitazionale della nostra Galassia. Questa caratteristica debole è visibile solo in questa vista, e non nella mappa di tutto il cielo basata sulla luminosità delle stelle, che è dominato da sorgenti luminose. Le regioni più scure del piano galattico corrispondono a nubi in primo piano di gas e polvere interstellari, che assorbono la luce delle stelle più lontane, dietro le nuvole. Molti di questi nascondono asili nido stellari dove stanno nascendo nuove generazioni di star. Sparsi sull'immagine ci sono anche molti ammassi globulari e aperti - raggruppamenti di stelle tenute insieme dalla loro gravità reciproca, così come intere galassie oltre la nostra. I due oggetti luminosi in basso a destra dell'immagine sono le Grandi e Piccole Nubi di Magellano, due galassie nane in orbita attorno alla Via Lattea. Sono visibili anche altre galassie vicine, in particolare il più grande vicino galattico della Via Lattea, la galassia di Andromeda (nota anche come M31), visto in basso a sinistra dell'immagine insieme al suo satellite, la galassia del Triangolo (M33). Un certo numero di artefatti sono visibili anche sull'immagine sotto forma di caratteristiche curve e strisce più scure, sebbene in misura molto minore rispetto alla prima mappa del cielo di Gaia, che si basava su soli 14 mesi di dati del satellite. Queste caratteristiche non sono di origine astronomica ma riflettono piuttosto la procedura di scansione di Gaia, e svanirà gradualmente man mano che verranno raccolti più dati durante la missione quinquennale. Il secondo rilascio dei dati di Gaia è stato reso pubblico il 25 aprile 2018 e include la posizione e la luminosità di quasi 1,7 miliardi di stelle, e la parallasse, moto proprio e colore di oltre 1,3 miliardi di stelle. Include anche la velocità radiale di oltre sette milioni di stelle, la temperatura superficiale di oltre 100 milioni e altri parametri astrofisici di 70-80 milioni di stelle. Ci sono anche più di 500 000 fonti variabili, e la posizione di 14 099 oggetti noti del Sistema Solare, la maggior parte dei quali asteroidi, inclusi nella versione. Credito:ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO
Mentre Hubble ha ottenuto la visione più nitida di sempre sia di Andromeda che di Triangulum, Gaia misura la posizione individuale e il movimento di molte delle loro stelle con una precisione senza precedenti.
"Abbiamo setacciato i dati di Gaia per identificare migliaia di singole stelle in entrambe le galassie, e ha studiato come queste stelle si muovevano all'interno delle loro case galattiche, " aggiunge il coautore Mark Fardal, anche dello Space Telescope Science Institute.
"Mentre Gaia si propone principalmente di studiare la Via Lattea, è abbastanza potente da individuare stelle particolarmente massicce e luminose nelle vicine regioni di formazione stellare, anche nelle galassie oltre la nostra".
I moti stellari misurati da Gaia non solo rivelano come ciascuna delle galassie si muove nello spazio, ma anche come ciascuno ruota attorno al proprio asse di rotazione.
Un secolo fa, quando gli astronomi cercavano per la prima volta di capire la natura delle galassie, queste misurazioni di spin erano molto ricercate, ma non poteva essere completato con successo con i telescopi disponibili al momento.
"Ci è voluto un osservatorio avanzato come Gaia per riuscirci finalmente, "dice Roeland.
"Per la prima volta, abbiamo misurato come M31 e M33 ruotano nel cielo. Gli astronomi erano soliti vedere le galassie come mondi raggruppati che non potevano essere "isole" separate, ma ora sappiamo diversamente.
"Ci sono voluti 100 anni e Gaia per misurare finalmente il vero, minuscolo, velocità di rotazione del nostro prossimo grande vicino galattico, M31. Questo ci aiuterà a capire di più sulla natura delle galassie".
Una veduta della galassia di Andromeda, noto anche come M31, con misurazioni dei moti delle stelle all'interno della galassia. Questa galassia a spirale è il grande vicino più prossimo della nostra Via Lattea. L'immagine di sfondo, ottenuto con il satellite Galex della NASA a lunghezze d'onda vicine all'ultravioletto, evidenzia le regioni all'interno della galassia in cui si stanno formando le stelle. I simboli blu indicano le posizioni delle giovani stelle luminose che sono state utilizzate per misurare il movimento della galassia, e le frecce gialle indicano i moti stellari medi in varie località, sulla base dei dati della seconda versione del satellite Gaia dell'ESA. È evidente una rotazione in senso antiorario del disco della galassia a spirale. La precisione di queste misurazioni dovrebbe migliorare con le future versioni dei dati di Gaia. Crediti:ESA/Gaia (movimenti stellari); NASA/Galex (immagine di sfondo); R. van der Marel, M. Fardal, J. Sahlmann (STScI)
Combinando le osservazioni esistenti con i nuovi dati rilasciati da Gaia, i ricercatori hanno determinato come Andromeda e Triangulum si muovono ciascuno nel cielo, e calcolò il percorso orbitale per ogni galassia sia avanti che indietro nel tempo per miliardi di anni.
"Le velocità che abbiamo trovato mostrano che M33 non può essere su una lunga orbita attorno a M31, ", afferma la co-autrice Ekta Patel dell'Università dell'Arizona, STATI UNITI D'AMERICA. "I nostri modelli implicano all'unanimità che M33 deve essere alla sua prima caduta in M31".
Mentre la Via Lattea e Andromeda sono ancora destinate a scontrarsi e fondersi, è probabile che sia la tempistica che la distruttività dell'interazione siano diverse dal previsto.
Poiché il moto di Andromeda differisce in qualche modo dalle stime precedenti, è probabile che la galassia colpisca più di striscio la Via Lattea che una collisione frontale. Ciò avverrà non tra 3,9 miliardi di anni, ma in 4,5 miliardi, circa 600 milioni di anni dopo il previsto.
"Questa scoperta è cruciale per la nostra comprensione di come le galassie si evolvono e interagiscono, " dice Timo Prusti, Scienziato del progetto ESA Gaia.
"Vediamo caratteristiche insolite sia in M31 che in M33, come flussi deformati e code di gas e stelle. Se le galassie non si sono mai incontrate prima, questi non possono essere stati creati dalle forze avvertite durante una fusione. Forse si sono formati tramite interazioni con altre galassie, o dalla dinamica dei gas all'interno delle galassie stesse.
"Gaia è stata progettata principalmente per mappare le stelle all'interno della Via Lattea, ma questo nuovo studio mostra che il satellite sta superando le aspettative, e può fornire intuizioni uniche sulla struttura e la dinamica delle galassie oltre il nostro regno. Più a lungo Gaia osserva i minuscoli movimenti di queste galassie nel cielo, più precise diventeranno le nostre misurazioni."
