Nuova mappa di età della Via Lattea

Combinando i dati raccolti dall’Apache Point Observatory Galaxy Evolution Experiment della SDSS e dal telescopio spaziale Kepler della NASA, un team internazionale di astronomi è riuscito a stimare l’età di 70.000 giganti stelle della Via Lattea. I risultati mostrano che la nostra galassia è cresciuta dall’interno all’esterno

La massa di una stella è senza dubbio un parametro fondamentale, che ne determina evoluzione e destino. Per quanto riguarda le giganti rosse, masse ed età non sono mai state misurate direttamente dagli spettri stellari. Gli astronomi della Sloan Digital Sky Survey (SDSS) sono riusciti in questa impresa, ottenendo una mappa delle età stellari all’interno della Via Lattea.

In un risultato presentato pochi giorni fa al meeting dell’American Astronomical Society, il team guidato da Melissa Ness del Max Planck Institute for Astronomy di Heidelberg è riuscito a ricostruire la prima “curva di crescita” per la Via Lattea. Il loro grafico, che sfrutta le età di oltre 70.000 stelle e si estende fino a 50.000 anni luce di distanza (poco meno del raggio della nostra galassia), ci aiuta a comprendere le prime fasi di vita della galassia a spirale in cui viviamo.

I punti colorati sono sovrapposti a una rappresentazione artistica della Via Lattea e indicano le stelle che compongono la mappa realizzata grazie ai dati APOGEE e Kepler. I punti in rosso indicano le stelle più vecchie, mentre quelli blu le stelle che si sono formate di recente. Crediti: G. Stinson (MPIA)
I punti colorati sono sovrapposti a una rappresentazione artistica della Via Lattea e indicano le stelle che compongono la mappa realizzata grazie ai dati APOGEE e Kepler. I punti in rosso indicano le stelle più vecchie, mentre quelli blu le stelle che si sono formate di recente. Crediti: G. Stinson (MPIA)

«Nei pressi del centro della galassia vediamo le stelle più vecchie, che si sono formate quando la Via Lattea era giovane e piccola. Più lontano ci sono le stelle giovani. Ne concludiamo che la nostra galassia è cresciuta dall’interno verso l’esterno», afferma Melissa Ness. «Per poter vedere questo abbiamo bisogno di una mappa di età che copra grandi distanze, ed è quello che siamo riusciti a fare con questo nuovo lavoro».

I ricercatori hanno mappato la galassia puntando i loro strumenti sulle giganti rosse, stelle molto brillanti che attraversano una delle fasi finali della loro vita e che si possono osservare anche a grandi distanze. «Se conosciamo la massa di una gigante rossa, possiamo ricavare la sua età sfruttando le nostre conoscenze della fusione che avviene all’interno delle stelle», afferma Marie Martig, autrice principale di uno studio correlato e co-autrice dello studio di Ness. «Stimare le masse delle giganti rosse è un obiettivo storicamente molto complesso, ma le campagne osservative più recenti hanno sviluppato nuove tecniche che lo hanno reso possibile».

Gli scienziati hanno basato i loro studi su un set di dati spettroscopici raccolti dall’esperimento APOGEE (che sta per Apache Point Observatory Galaxy Evolution Experiment), uno dei componenti della SDSS. «APOGEE è lo strumento ideale per questo tipo di studi perché è in grado di ottenere spettri di alta qualità per 300 stelle contemporaneamente su una vasta area di cielo», ha dichiaratoSteve Majewski della University of Virginiaprincipal investigator di APOGEE. «Vedere così tante stelle tutte insieme significa che, nell’arco di qualche anno, siamo riusciti ad ottenere spettri di 70.000 rosse giganti con un singolo telescopio».

Le età delle stelle non possono essere misurate direttamente dagli spettri APOGEE, ma gli scienziati si sono resi conto che integrando questi dati con le curve di luce raccolte da Kepler (il telescopio spaziale della NASA che ha come obiettivo principale la ricerca pianeti extrasolari) è possibile ottenere una stima delle età delle stelle. APOGEE ha quindi osservato migliaia di giganti rosse che erano già state puntate da Kepler.

«Nella galassia che conosciamo meglio – la nostra – si può leggere in modo chiaro la storia di come si formano le galassie in un Universo dominato da grandi quantità di materia oscura fredda», spiega Ness. «La possibilità di vedere così tante singole stelle ci consente di tracciare la crescita della Via Lattea con un dettaglio senza precedenti. La mappa che abbiamo ottenuto è enorme, e il suo valore avrà una lunga durata nel tempo».

 

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11 Commenti    |    Aggiungi un Commento

  1. Questo tipo di scienza, ad oggi in rapida crescita, rientra anche nel tipo di lavoro di cui mi occupo. Per qualsiasi dubbio in merito, sono a disposizione .

  2. Non voglio certo criticare il lavoro che, anzi, trovo straordinariamente interessante, però non mi è chiaro come vada letta la mappa. Mi spiego: la rappresentazione della Via Lattea non riporta i bracci della spirale o almeno io non li vedo. Noto l'area rossa in prossimità del centro geometrico dell'ellisse (stelle vecchie) e poi un'area in blue (stelle giovani) a forma di triangolo. Tra queste due aree ne vedo un'altra di colore verde (stelle di età intermedia). Dato che solo una piccola zona dell'ellisse riporta i colori legati alle diverse età delle stelle immagino che l'indagine sia stata condotta in corrispondenza della sola zona che circonda il sistema solare. Non si riesce a sondare zone più distanti, poste dall'altra parte del centro galattico, ovviamente escludendo la zona più centrale che non permette una grande visibilità?
    Inoltre, non si riesce a riportare la situazione esistente in almeno uno dei bracci, giusto per vedere la disposizione delle stelle più giovani rispetto alle più antiche?
    Scusate, non voglio apparire incontentabile, è che mi sarei aspettato una mappa più completa.

    Grazie

  3. Citazione Originariamente Scritto da Cyg X-1 Visualizza Messaggio
    Dato che solo una piccola zona dell'ellisse riporta i colori legati alle diverse età delle stelle immagino che l'indagine sia stata condotta in corrispondenza della sola zona che circonda il sistema solare. Non si riesce a sondare zone più distanti, poste dall'altra parte del centro galattico, ovviamente escludendo la zona più centrale che non permette una grande visibilità?
    Non per il momento, perchè il bulge galattico ci nasconde la visuale su ciò che è posto dietro di esso. In ogni caso, data la globale simmetria della galassia, è sufficiente sondare la parte a noi visibile per poter estrapolare sulla parte rimanente in modo abbastanza accurato.

    Citazione Originariamente Scritto da Cyg X-1 Visualizza Messaggio
    Inoltre, non si riesce a riportare la situazione esistente in almeno uno dei bracci, giusto per vedere la disposizione delle stelle più giovani rispetto alle più antiche?
    Dalla mappa i bracci non sono rappresentati. Il motivo è che probabilmente il numero di stelle non è sufficientemente elevato da arrivare a riscontrare questo livello di dettaglio. D'altro canto quando si fanno studi di questo tipo si tende a considerare campioni distribuiti in modo uniforme su tutto il volume. I bracci rimangono dunque per una analisi successiva.

    Citazione Originariamente Scritto da Cyg X-1 Visualizza Messaggio
    Scusate, non voglio apparire incontentabile, è che mi sarei aspettato una mappa più completa.
    Grazie
    Per capire la difficoltà di un lavoro del genere, ti basti pensare che l'età stellare è il parametro più difficile e computazionalmente lungo da ottenere, soprattutto in modo accurato. E' solo grazie all'asterosismologia delle giganti rosse che questo processo è diventato piuttosto attendibile, ma i tempi di analisi rimangono ancora ad oggi abbastanza lunghi, anche per una sola stella. Aver fatto un lavoro del genere su 70 mila unità è certamente di grande lode, considerando che fin'ora abbiamo età stellari accurate solo per un centinaio di giganti rosse.

  4. Si Enrico, avevo pensato anch'io all'estrapolazione radiale estesa a tutto il disco per avere una visione globale.

    Ti chiedo lumi sulle due zone verdastre che sembrano (faccio il paragone solo per far capire a quale zona mi riferisco, non certo per paragonare fisicamente le due questioni!) i due lobi di emissione contrapposti di un quasar. E' solo una falsa impressione o esistono realmente e corrispondono alla distribuzione di stelle di età intermedia? Come si spiega quel tipo di distribuzione geometricamente così strana?

    Altra questione: E' possibile che ci siano fenomeni selettivi (maggiore luminosità) che avvantaggino le giganti blu rispetto alle nane rosse nella zona di formazione stellare recente (quella colorata in blu)? Voglio dire, la luminosità complessiva delle giganti blu soverchia quella delle nane rosse ma queste ultime potrebbero (dovrebbero?) essere in maggioranza rispetto alle prime. Quindi la questione è: la colorazione riportata è proporzionale alla luminosità senza che tenga in debito conto la massa nè la quantità delle singole tipologie di stella?

    Grazie

  5. Citazione Originariamente Scritto da Cyg X-1 Visualizza Messaggio
    Ti chiedo lumi sulle due zone verdastre che sembrano (faccio il paragone solo per far capire a quale zona mi riferisco, non certo per paragonare fisicamente le due questioni!) i due lobi di emissione contrapposti di un quasar. E' solo una falsa impressione o esistono realmente e corrispondono alla distribuzione di stelle di età intermedia? Come si spiega quel tipo di distribuzione geometricamente così strana?
    Questi fasci sono semplicemente i campi di vista di APOGEE e della missione spaziale Kepler, che di per sè non ricopre tutta la volta celeste ma "spara" solo in determinate direzioni. Sloan (il telescopio di APOGEE) è inoltre situato in New Mexico, quindi riveste solo l'emisfero settentrionale (avevo postato tempo fa una mia foto quando andai li per una visita di lavoro).

    Citazione Originariamente Scritto da Cyg X-1 Visualizza Messaggio
    Altra questione: E' possibile che ci siano fenomeni selettivi (maggiore luminosità) che avvantaggino le giganti blu rispetto alle nane rosse nella zona di formazione stellare recente (quella colorata in blu)? Voglio dire, la luminosità complessiva delle giganti blu soverchia quella delle nane rosse ma queste ultime potrebbero (dovrebbero?) essere in maggioranza rispetto alle prime. Quindi la questione è: la colorazione riportata è proporzionale alla luminosità senza che tenga in debito conto la massa nè la quantità delle singole tipologie di stella?
    Grazie
    Parliamo solo di giganti rosse, non blu. Le giganti rosse sono importanti perchè hanno oscillazioni di tipo solare (parziale) che ci permettono di derivarne le età in modo accurato. Le giganti blu di per sè sono stelle completamente differenti, di certo non oscillatori di tipo solare a causa della loro grande massa e dunque non sfruttabili in modo analogo. Inoltre le giganti blu sono molto più rare delle giganti rosse semplicemente perchè le giganti blu sono stelle molto massive (tipi spettrali O, B), mentre le giganti rosse derivano da stelle di massa piccola ed intermedia (tipi spettrali G, K, M).

    Le regioni in verde come vedi puntano in zone tangenziali all'asse del disco galattico.
    L'effetto di selezione è in questo caso voluto. Il perchè è relativamente semplice. Le giganti rosse, essendo appunto giganti, sono molto più luminose rispetto a stelle nane come il nostro Sole. Questo ci permette dunque di osservarle anche a distanze più grandi, e quindi di mappare la galassia in modo più ampio. Ecco dunque il secondo ingrediente che rende queste stelle così importanti per la scienza galattica.
    Questo è sufficiente per ricostruire una scala di formazione della galassia. Se troviamo stelle più vecchie al centro rispetto ai bordi, è perchè di base quelle stelle sono nate prima delle altre e dunque questo ci indica come il centro galattico sia più antico del resto, poichè ha permesso i processi di formazione stellare prima delle zone esterne della galassia. La massa e il tipo spettrale in particolare non hanno rilevanza in questo tipo di mappatura. Il parametro fondamentale è l'età, la quale a sua volta dipende da numerosissimi fattori. Derivando l'età abbiamo già un quadro molto chiaro della situazione.

  6. Citazione Originariamente Scritto da Enrico Corsaro Visualizza Messaggio
    QSe troviamo stelle più vecchie al centro rispetto ai bordi, è perchè di base quelle stelle sono nate prima delle altre e dunque questo ci indica come il centro galattico sia più antico del resto, poichè ha permesso i processi di formazione stellare prima delle zone esterne della galassia. La massa e il tipo spettrale in particolare non hanno rilevanza in questo tipo di mappatura. Il parametro fondamentale è l'età, la quale a sua volta dipende da numerosissimi fattori. Derivando l'età abbiamo già un quadro molto chiaro della situazione.

    interessante sta cosa....ma io avevo letto da qualche parte che le stelle più vecchie si trovano negli ammassi globulari,possibile? essi si sono formati assieme alla galassia?

  7. Un attimo, la questione ammassi globulari è piuttosto delicata. Non sono di base più antichi delle galassie, ma sono costituiti da stelle molto vecchie a metallicità molto bassa. In determinati casi possono essersi formati agli albori insieme alle stelle che costuiscono il bulge centrale e l'alone ma in altri possono essere stati inglobati da altre galassie nane fagocitate. Ancora però ci sono molte domande irrisolte sugli ammassi globulari. Il difficile è ottenere informazioni sulle loro stelle, a causa dell'elevata densità stellare che li caratterizza, e a causa della loro distanza.

  8. Io credevo che gli ammassi globulari si erano formati in periodi antichissimi, e che ciò si deduceva dalla bassa metallicita' delle stelle e dal fatto che gli ammassi globulari sono sferici (dunque simmetrici) e non ruotano su se stessi... quindi si può dedurre che si sono formati a causa della pressione nel plasma quando l universo era caldo e denso.
    e che poi si erano uniti a formare galassie a spirale.

    però questo l ho letto su un libro piuttosto vecchio... ma a quanto pare oggi le cose sono cambiate!

  9. Questo non lo sappiamo. Di base le età delle stelle di ammassi globulari sono paragonabili a quelle delle stelle di alone e del bulge galattico. Quello che prima non si sapeva bene era la composizione in età delle stelle del bulge. Adesso con le varie missioni spaziali si sta facendo più luce in merito a questo.
    Vedo di per sè poco plausibile uno scenario in cui gli ammassi globulari si formano prima delle galassie stesse. Probabilmente poteva anche trattarsi in alcuni casi di galassie molto nane, che non sono riuscite ad ingrandirsi.

    Non bisogna però fare l'errore di reputare le galassie a spirale come le galassie giovani, questo non è affatto vero. Le galassie a spirale hanno una struttura dinamica più complessa a causa del loro spin ma questo non è direttamente un fattore di età.