Via Lattea, il moto delle stelle non è in equilibrio

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Le stelle della nostra galassia dovrebbero girare intorno al nucleo con un moto di rotazione in equilibrio dinamico. Un team internazionale, cui partecipano ricercatori del Cnr-Isc, analizzando i dati del satellite Gaia, ha ottenuto le più estese mappe di velocità delle stelle della nostra galassia, che mettono in discussione l’ipotesi che le stelle ruotino con soli moti circolari. Sono stati, infatti, rivelati moti radiali e verticali e differenze nella velocità di rotazione in diverse zone stellari. Lo studio, pubblicato su «Astronomy and Astrophysics», induce a rivedere anche le stime sulla materia oscura

Le stelle della Via Lattea dovrebbero girare intorno al nucleo centrale in maniera simile a come i pianeti girano intorno al Sole, cioè con un moto di rotazione in cui vi è equilibrio tra forza centrifuga e centripeta. Un team internazionale, composto di ricercatori dell’Istituto dei sistemi complessi del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Isc), Centro studi e ricerche Enrico Fermi e dell’Istituto di Astrofisica delle Canarie, analizzando i dati del satellite Gaia, è riuscito a ottenere le più estese mappe di velocità delle stelle della nostra galassia, mettendo in discussione l’ipotesi che le stelle ruotino con soli moti circolari. In diverse zone, infatti, sono stati rivelati moti radiali e verticali di notevole intensità e grandi differenze nella velocità di rotazione. Lo studio è pubblicato sulla rivista «Astronomy and Astrophysics».

Velocità radiali nel disco della Via Lattea. Il Sole si trova a X=8 kpc e Y=0.

«In questi anni la missione Gaia, un satellite dell’Agenzia spaziale europea progettato per indagare origine, evoluzione e struttura della Via Lattea, sta compiendo misurazioni astrometriche di altissima precisione, determinando la posizione di oltre un miliardo di stelle sulle quali è stato appena pubblicato il data release 2, il più grande e accurato censimento di informazioni quali posizioni, velocità e altre proprietà stellari. In particolare, è ora possibile esplorare lo spazio delle fasi (posizioni e velocità) di oltre sei milioni di stelle nel disco della Via Lattea – spiega Francesco Sylos Labini, ricercatore del Cnr-Isc –. Le mappe delle velocità stellari pubblicate da Gaia coprono una distanza fino a 12 kilopaserc (kpc), unità di misura impiegata in astronomia per indicare la distanza fra oggetti celesti. Noi siamo stati in grado di estenderle fino a 20 kpc, tre volte in più rispetto alle mappe ufficiali, utilizzando una ricostruzione statistica della distanza».

I ricercatori hanno quindi misurato deviazioni significative dalla circolarità nelle orbite medie delle stelle del disco della Via Lattea, insieme a un gradiente di velocità radiale di circa 40 km/s e di un gradiente di velocità verticale di 20 km/s. «Queste caratteristiche indicano chiaramente che il disco non è un sistema simmetrico rispetto all’asse di rotazione vicino ad una condizione di equilibrio dinamico, ma è caratterizzato da movimenti in tutte e tre le componenti della velocità – prosegue Sylos Labini –. In un miliardo di anni, vale a dire la scala temporale caratteristica della nostra galassia, una stella che si muove a una velocità di 10 km/s può percorrere circa 10 kpc. Dunque, i moti osservati stanno inducendo un ampio cambiamento della morfologia su tempi rilevanti da un punto di vista astrofisico della Via Lattea, che è evidentemente lontana da una configurazione stazionaria in equilibrio rotazionale».

Questi risultati mettono quindi in dubbio l’ipotesi della stazionarietà, basilare nella dinamica stellare, e la modellazione del disco galattico come un sistema simmetrico rispetto all’asse di rotazione e indipendente dal tempo. «Da un punto di vista della teoria di formazione della galassia questa scoperta apre nuove e affascinanti sfide, dove la dinamica dei sistemi fuori dall’equilibrio dovrà giocare un ruolo chiave – conclude il ricercatore Cnr-Isc –. Ci sono inoltre delle implicazioni importanti per quello che riguarda la stima della materia oscura, che in generale ipotizza che la nostra galassia abbia raggiunto uno stato vicino all’equilibrio dinamico. L’esistenza di moti coerenti su grande scala implica che le stime andranno riviste».

(Fonte Cnr)