Quasi 3 miliardi di anni fa, una galassia nana è precipitata al centro della Via Lattea ed è stata squarciata dalle forze gravitazionali della collisione. Gli astrofisici hanno annunciato oggi che la fusione ha prodotto una serie di formazioni di stelle simili a conchiglie rivelatrici nelle vicinanze della costellazione della Vergine, la prima di tali "strutture a conchiglia" trovata nella Via Lattea. Il ritrovamento offre ulteriori testimonianze dell'antico evento, e nuove possibili spiegazioni per altri fenomeni nella galassia.

Circa due decenni fa, gli astronomi hanno identificato una densità di stelle insolitamente alta chiamata Virgo Overdensity. Le indagini sulle stelle hanno rivelato che alcune di queste stelle si stanno muovendo verso di noi mentre altre si stanno allontanando, che è anche insolito, come un gruppo di stelle normalmente viaggerebbe di concerto. Sulla base dei dati emergenti, gli astrofisici del Rensselaer Polytechnic Institute hanno proposto nel 2019 che la sovradensità fosse il risultato di una fusione radiale, la versione stellare di un T-bone crash.

"Quando lo mettiamo insieme, è stato un momento 'aha', " ha detto Heidi Jo Newberg, Rensselaer professore di fisica, fisiche applicate, e astronomia, e autore principale di Il Giornale Astrofisico carta che dettaglia la scoperta. "Questo gruppo di stelle aveva un sacco di velocità diverse, il che era molto strano. Ma ora che vediamo il loro movimento nel suo insieme, capiamo perché le velocità sono diverse, e perché si stanno muovendo in quel modo."

Le strutture a guscio appena annunciate sono piani di stelle curve, come ombrelli, lasciato indietro mentre la galassia nana veniva fatta a pezzi, letteralmente rimbalzando su e giù per il centro della galassia mentre veniva incorporata nella Via Lattea, un evento che i ricercatori hanno chiamato "Virgo Radial Merger". Ogni volta che le stelle della galassia nana passano rapidamente attraverso il centro della galassia, rallentare mentre vengono tirati indietro dalla gravità della Via Lattea fino a quando non si fermano nel punto più lontano, e poi voltarsi per schiantarsi di nuovo nel centro, viene creata un'altra struttura a guscio. Le simulazioni che corrispondono ai dati del sondaggio possono essere utilizzate per calcolare quanti cicli ha sopportato la galassia nana, e quindi, quando si è verificata la collisione originale.

Il nuovo documento identifica due strutture shell nella Virgo Overdensity e due nella regione Hercules Aquila Cloud, sulla base dei dati della Sloan Digital Sky Survey, il telescopio spaziale Gaia dell'Agenzia spaziale europea, e il telescopio LAMOST in Cina. La modellazione al computer dei gusci e del movimento delle stelle indica che la galassia nana è passata per la prima volta attraverso il centro galattico della Via Lattea 2,7 miliardi di anni fa.

Newberg è un esperto dell'alone della Via Lattea, una nuvola sferica di stelle che circonda i bracci a spirale del disco centrale. La maggior parte se non tutte quelle stelle sembrano essere "immigrati, " stelle che si sono formate in galassie più piccole che sono state successivamente trascinate nella Via Lattea. Quando le galassie più piccole si fondono con la Via Lattea, le loro stelle sono trascinate dalle cosiddette "forze di marea, " lo stesso tipo di forze differenziali che fanno le maree sulla Terra, e alla fine formano una lunga corda di stelle che si muovono all'unisono all'interno dell'alone. Tali fusioni di marea sono abbastanza comuni e hanno formato gran parte della ricerca di Newberg negli ultimi due decenni.

Le "fusioni radiali" più violente sono considerate molto meno comuni. Thomas Donlon II, uno studente laureato Rensselaer e primo autore dell'articolo, ha detto che inizialmente non stavano cercando prove di un tale evento.

"Ci sono altre galassie, galassie tipicamente più sferiche, che hanno una struttura a conchiglia molto pronunciata, così sai che queste cose succedono, ma abbiamo guardato nella Via Lattea e non l'abbiamo visto molto ovvio, conchiglie gigantesche, " disse Donlon, che è stato l'autore principale del documento del 2019 che per primo ha proposto la fusione radiale della Vergine. Mentre modellavano il movimento della Vergine Overdensity, cominciarono a considerare una fusione radiale. "E poi ci siamo resi conto che è lo stesso tipo di fusione che causa questi grandi involucri. Sembra solo diverso perché, per una cosa, siamo dentro la Via Lattea, quindi abbiamo una prospettiva diversa, e anche questa è una galassia a disco e non abbiamo così tanti esempi di strutture a guscio nelle galassie a disco".

La scoperta pone potenziali implicazioni per una serie di altri fenomeni stellari, tra cui la Salsiccia di Gaia, una formazione di stelle che si ritiene sia il risultato della fusione di una galassia nana avvenuta tra 8 e 11 miliardi di anni fa. Il lavoro precedente supportava l'idea che la fusione radiale della Vergine e la salsiccia di Gaia risultassero dallo stesso evento; la stima dell'età molto più bassa per la fusione radiale della Vergine significa che o i due sono eventi diversi o la salsiccia di Gaia è molto più giovane e non potrebbe aver causato la creazione dello spesso disco della Via Lattea, come precedentemente affermato. Un modello a spirale scoperto di recente nei dati di posizione e velocità per stelle vicine al sole, a volte chiamata la Lumaca Gaia, e un evento proposto chiamato Splash, può anche essere associato alla Fusione Radiale Virgo.

"Ci sono molti potenziali legami con questa scoperta, " Newberg ha detto. "La fusione radiale della Vergine apre la porta a una maggiore comprensione di altri fenomeni che vediamo e non comprendiamo appieno, e questo potrebbe benissimo essere stato influenzato da qualcosa che è caduto proprio nel mezzo della galassia meno di 3 miliardi di anni fa."