Come la maggior parte delle galassie a spirale, la Via Lattea ha una collezione di stelle approssimativamente sferica al suo centro chiamata rigonfiamento. Come si è formato il rigonfiamento è stato un mistero di vecchia data, con molti studi che suggeriscono che si è accumulato nel tempo attraverso molteplici esplosioni di formazione stellare.

Una nuova ricerca ha scoperto che la maggior parte delle stelle nel rigonfiamento centrale della nostra galassia si è formata in una singola esplosione di formazione stellare più di 10 miliardi di anni fa. Per giungere a questa conclusione, gli astronomi hanno esaminato milioni di stelle in 200 gradi quadrati di cielo, un'area equivalente a 1, 000 lune piene. Si prevede che la ricchezza di dati risultante alimenterà molte più indagini scientifiche.

La nostra galassia della Via Lattea ha la forma di due uova fritte incollate una contro l'altra. Un rigonfiamento centrale di stelle si trova nel mezzo di un tentacolare disco di stelle. Sebbene questa sia una caratteristica comune tra una miriade di galassie a spirale, gli astronomi hanno passato decenni a chiedersi come e quando si sarebbe potuto formare il rigonfiamento centrale della Via Lattea. Le stelle all'interno del rigonfiamento sono nate all'inizio della storia della nostra galassia, 10-12 miliardi di anni fa? O il rigonfiamento si è accumulato nel tempo attraverso più episodi di formazione stellare?

Alcuni studi hanno trovato prove di almeno due esplosioni di formazione stellare, portando a popolazioni stellari vecchie di 10 miliardi di anni o di appena 3 miliardi. Ora, una nuova indagine completa su milioni di stelle invece rileva che la maggior parte delle stelle nel centro 1, 000 anni luce del fulcro della Via Lattea si è formato quando è stato rigonfio di gas in caduta più di 10 miliardi di anni fa. Questo processo potrebbe essere stato innescato dal semplice accrescimento di materiale primordiale, o qualcosa di più drammatico come fondersi con un'altra giovane galassia.

"Molte altre galassie a spirale assomigliano alla Via Lattea e hanno rigonfiamenti simili, quindi se riusciamo a capire come la Via Lattea ha formato il suo rigonfiamento, allora avremo una buona idea di come hanno fatto anche le altre galassie, " ha detto il co-investigatore principale Christian Johnson dello Space Telescope Science Institute di Baltimora, Maryland.

"Questo sondaggio ci offre una visione d'insieme del rigonfiamento in un modo che molti sondaggi precedenti non sono stati in grado di fare, " ha aggiunto la coautrice Caty Pilachowski dell'Indiana University di Bloomington, Indiana.

Sembrano più giovani della loro età

Per giungere alla loro conclusione, il team ha studiato la composizione chimica delle stelle. Come molte star di Hollywood, le stelle nel rigonfiamento galattico sembrano aver subito un trattamento cosmico di Botox:sembrano più giovani di quanto non siano. Questo perché contengono circa la stessa quantità di elementi pesanti (più pesanti dell'idrogeno e dell'elio) del Sole, ciò che gli astronomi chiamano metalli. È sorprendente perché i metalli impiegano tempo per accumularsi. Devono essere creati dalle precedenti generazioni di stelle, espulso attraverso venti stellari o supernove, e poi incorporati nelle generazioni successive.

il nostro sole, a 4,5 miliardi di anni, è un relativamente nuovo arrivato, quindi ha senso che sarebbe pieno di metalli. In contrasto, la maggior parte delle vecchie stelle della nostra galassia è priva di elementi pesanti. Eppure le stelle rigonfie sono arricchite di metallo nonostante la loro età avanzata.

"Qualcosa di diverso è successo nel rigonfiamento. I metalli lì si sono accumulati molto, molto velocemente, forse nei primi 500 milioni di anni della sua esistenza, " ha detto il co-investigatore principale Michael Rich dell'Università della California, Los Angeles.

Il team ha utilizzato la luminosità misurata delle stelle a diverse lunghezze d'onda della luce, soprattutto nell'ultravioletto, per determinare il loro contenuto di metalli. Ci si aspetterebbe che le stelle che si formano in momenti diversi abbiano in media diverse metallicità. Anziché, hanno scoperto che le stelle entro 1, 000 anni luce del centro galattico hanno mostrato una distribuzione di metalli raggruppati attorno a una singola media. Se le stelle fossero studenti e le metallicità fossero i voti degli Stati Uniti, le stelle rigonfie avrebbero tutte una media "C" solida, piuttosto che un gruppo di studenti "A" e un gruppo di studenti "D". Ciò suggerisce che quelle stelle si siano formate in una breve tempesta di fuoco di nascita stellare.

Grandi immagini, grandi dati

Il team ha esaminato una porzione di cielo che copre più di 200 gradi quadrati, un'area approssimativamente equivalente a 1, 000 lune piene. Hanno usato la Dark Energy Camera (DECam) sul telescopio da 4 metri Victor M. Blanco presso l'Osservatorio interamericano di Cerro Tololo in Cile, un programma del NOIRLab di NSF. Questa fotocamera ad ampio campo è in grado di catturare 3 gradi quadrati di cielo in una singola esposizione.

Il team ha raccolto più di 450, 000 singole fotografie che hanno permesso loro di determinare con precisione le composizioni chimiche per milioni di stelle. Un sottocampione di 70, Per questo studio sono state analizzate 000 stelle.

"La nostra indagine è unica perché siamo stati in grado di scansionare una sezione continua del rigonfiamento a lunghezze d'onda della luce dall'ultravioletto al visibile al vicino infrarosso. Ciò ci consente di ottenere una chiara comprensione di quali sono i vari componenti del rigonfiamento e di come stanno bene insieme, " ha detto Johnson.

La ricchezza di dati raccolti da questa indagine alimenterà ulteriori indagini scientifiche. Per esempio, i ricercatori stanno esaminando la possibilità di misurare le distanze stellari per creare una mappa 3D più accurata del rigonfiamento. Hanno anche in programma di cercare correlazioni tra le loro misurazioni di metallicità e le orbite stellari. Quell'indagine potrebbe individuare "molti" di stelle con orbite simili, che potrebbero essere i resti di galassie nane distrutte, o identificare segni di accrescimento come stelle in orbita opposta alla rotazione della galassia.

La storia della formazione del rigonfiamento della Via Lattea è unica o comune nell'evoluzione delle galassie? Per rispondere a questa domanda, gli astronomi dovranno osservare l'assemblaggio di galassie in lontananza, giovane universo, un compito per il quale è stato specificamente progettato il James Webb Space Telescope della NASA. "Con Webb, avremo un posto in prima fila per guardare le galassie come la nostra Via Lattea che si sta formando, " disse Ricco.

Il Blanco DECam Bulge Survey prende il nome da Victor e Betty Blanco. Victor Blanco è stato il primo Direttore dell'Osservatorio Interamericano Cerro-Tololo; lui e Betty Blanco hanno anche aperto la strada allo studio del rigonfiamento galattico e delle nuvole di Magellano usando il telescopio di 4 metri dell'osservatorio.

Questi risultati vengono riportati in due documenti complementari accettati per la pubblicazione nel Avvisi mensili della Royal Astronomical Society .