Gli astronomi dell'Università di Harvard hanno scoperto un monolitico, struttura gassosa a forma di onda, la più grande mai vista nella nostra galassia, costituita da vivai stellari interconnessi. Soprannominata "l'onda Radcliffe" in onore della base di partenza della collaborazione, il Radcliffe Institute for Advanced Study, la scoperta trasforma una visione vecchia di 150 anni dei vicini vivai stellari come un anello in espansione in uno caratterizzato da un ondulato, filamento stellare che raggiunge migliaia di miliardi di miglia sopra e sotto il disco galattico.

Il lavoro, pubblicato in Natura il 7 gennaio, è stato reso possibile da una nuova analisi dei dati del veicolo spaziale Gaia dell'Agenzia spaziale europea, lanciato nel 2013 con la missione di misurare con precisione la posizione, distanza, e il moto delle stelle. Il team di ricerca ha combinato i dati super-accurati di Gaia con altre misurazioni per costruire un dettagliato, Mappa 3D della materia interstellare nella Via Lattea, e ho notato uno schema inaspettato nel braccio a spirale più vicino alla Terra.

I ricercatori hanno scoperto un lungo, struttura sottile, circa 9, 000 anni luce di lunghezza e 400 anni luce di larghezza, dalla forma ondulatoria, superando 500 anni luce sopra e sotto il piano medio del disco della nostra Galassia. The Wave include molti dei vivai stellari che in precedenza si pensava facessero parte di "Gould's Belt", una fascia di regioni di formazione stellare che si ritiene sia orientata intorno al Sole in un anello.

"Nessun astronomo si aspettava che vivessimo accanto a un gigante, raccolta di gas simile a un'onda, o che forma il Braccio Locale della Via Lattea, "ha detto Alyssa Goodman, il Robert Wheeler Willson Professore di Astronomia Applicata all'Università di Harvard, ricercatore associato presso lo Smithsonian Institution, e co-direttore del Science Program presso il Radcliffe Institute of Advanced Study. "Siamo rimasti completamente scioccati quando ci siamo resi conto per la prima volta di quanto sia lunga e dritta la Radcliffe Wave, guardandolo dall'alto in 3D, ma quanto è sinusoidale se visto dalla Terra. L'esistenza stessa dell'Onda ci sta costringendo a ripensare alla nostra comprensione della struttura tridimensionale della Via Lattea".

"Gould e Herschel osservarono entrambi stelle luminose che si formavano in un arco proiettato nel cielo, così per molto tempo, le persone hanno cercato di capire se queste nuvole molecolari formano effettivamente un anello in 3-D, " disse João Alves, professore di astrofisica stellare all'Università di Vienna e Radcliffe Fellow (2018-2019). "Anziché, quello che abbiamo osservato è la più grande struttura di gas coerente che conosciamo nella galassia, organizzato non in un anello ma in un massiccio, filamento ondulato. Il Sole si trova a soli 500 anni luce dall'Onda nel suo punto più vicino. È stato proprio davanti ai nostri occhi tutto il tempo, ma non siamo riusciti a vederlo fino ad ora."

Il nuovo, La mappa 3D mostra il nostro quartiere galattico sotto una nuova luce, dando ai ricercatori una visione rivista della Via Lattea e aprendo la porta ad altre importanti scoperte.

"Non sappiamo cosa causi questa forma, ma potrebbe essere come un'increspatura in uno stagno, come se qualcosa di straordinariamente massiccio fosse atterrato nella nostra galassia, " ha detto Alves. "Quello che sappiamo è che il nostro Sole interagisce con questa struttura. È passato da un festival di supernovae mentre attraversava Orione 13 milioni di anni fa, e tra altri 13 milioni di anni attraverserà di nuovo la struttura, un po' come se stessimo 'surfando l'onda'".

Una visione della galassia da un insider

Districare le strutture nel quartiere galattico "polveroso" all'interno del quale siamo seduti è una sfida di vecchia data in astronomia. In studi precedenti, il gruppo di ricerca di Douglas Finkbeiner, professore di astronomia e fisica ad Harvard, ha aperto la strada a tecniche statistiche avanzate per mappare la distribuzione 3D della polvere utilizzando vaste indagini sui colori delle stelle. Armato di nuovi dati da Gaia, Gli studenti laureati di Harvard Catherine Zucker e Joshua Speagle hanno recentemente aumentato queste tecniche, migliorando drasticamente la capacità degli astronomi di misurare le distanze dalle regioni di formazione stellare. Quel lavoro, guidato da Zucker, è pubblicato in Giornale Astrofisico .

"Sospettavamo che potessero esserci strutture più grandi che non riuscivamo a contestualizzare. Quindi, per creare una mappa accurata del nostro quartiere solare, abbiamo combinato le osservazioni dei telescopi spaziali come Gaia con l'astrostatistica, visualizzazione dati, e simulazioni numeriche." ha spiegato Zucker, che è un laureato NSF e un dottorato di ricerca. candidato alla Graduate School of Arts and Sciences di Harvard con sede nel dipartimento di Astronomia di Harvard.

Zucker ha svolto un ruolo chiave nella compilazione del più grande catalogo di distanze accurate dai vivai stellari locali, la base per la mappa 3D utilizzata nello studio. Si è posta l'obiettivo di dipingere una nuova immagine della Via Lattea, vicino e lontano. "Abbiamo riunito questo team in modo da poter andare oltre l'elaborazione e la tabulazione dei dati per visualizzarli attivamente, non solo per noi stessi ma per tutti. Ora, possiamo letteralmente vedere la Via Lattea con occhi nuovi, " lei disse.

"Studiare le nascite stellari è complicato da dati imperfetti. Rischiamo di sbagliare i dettagli, perché se sei confuso sulla distanza, sei confuso sulle dimensioni." disse Finkbeiner.

Goodman era d'accordo, "Tutte le stelle dell'universo, compreso il nostro Sole, si formano in dinamica, crollare, nuvole di gas e polvere. Ma determinando quanta massa hanno le nuvole, quanto sono grandi, è stato difficile, perché queste proprietà dipendono da quanto è lontana la nuvola."

Un universo di dati

Secondo Goodman, gli scienziati studiano da oltre cento anni dense nubi di gas e polvere tra le stelle, zoomando su queste regioni con una risoluzione sempre maggiore. Prima di Gaia, non c'erano set di dati significativi abbastanza estesi da rivelare la struttura della galassia su larga scala. Dal suo lancio nel 2013, l'osservatorio spaziale ha permesso di misurare le distanze di un miliardo di stelle nella galassia della Via Lattea.

Il flusso di dati di Gaia è servito come banco di prova perfetto per soluzioni innovative, nuovi metodi statistici che rivelano la forma dei vivai stellari locali e la loro connessione con la struttura galattica della Via Lattea. In questa collaborazione orientata alla scienza dei dati, il Finkbeiner, Alves, e i gruppi Goodman hanno collaborato strettamente. Il gruppo Finkbeiner ha sviluppato il quadro statistico necessario per dedurre la distribuzione 3-D delle nuvole di polvere; il gruppo Alves ha contribuito con una profonda competenza sulle stelle, formazione stellare, e Gaia; e il gruppo Goodman ha sviluppato le visualizzazioni 3D e il quadro analitico, chiamato "colla", che ha permesso di vedere la Radcliffe Wave, esplorato, e quantitativamente descritti.