Gli astronomi hanno scoperto una «frattura» in uno dei bracci a spirale della Via Lattea

Questa illustrazione illustra l’attuale comprensione degli astronomi della struttura su larga scala della Via Lattea. Le stelle e le regioni di formazione stellare sono in gran parte raggruppate in bracci a spirale. Misurare la forma, le dimensioni e il numero dei bracci a spirale è una sfida perché la Terra si trova all’interno della galassia. Credito: NASA/JPL-Caltech

La funzione appena scoperta fornisce informazioni sulla struttura su larga scala della nostra galassia, che è difficile da studiare dalla posizione della Terra al suo interno.

Gli scienziati hanno scoperto una caratteristica non precedentemente riconosciuta nella nostra zona via Lattea Galassia: un gruppo di giovani stelle e nubi di gas che formano stelle che emergono da uno dei bracci a spirale della Via Lattea come una scheggia di legno. Con un’estensione di circa 3.000 anni luce, questa è la prima struttura importante ad essere identificata con un orientamento completamente diverso da quello del braccio.

Gli astronomi hanno un’idea approssimativa delle dimensioni e della forma dei bracci della Via Lattea, ma molto rimane sconosciuto: non possono vedere l’intera struttura della nostra galassia originale perché la Terra è all’interno. È come stare in mezzo a Times Square e cercare di mappare l’isola di Manhattan. Riesci a misurare le distanze in modo sufficientemente accurato da sapere se due edifici si trovano nello stesso isolato o se alcune strade sono distanti tra loro? E come puoi sperare di vedere la strada per la punta dell’isola con così tante cose sulla tua strada?

Il concept di questo artista illustra la nuova visione della Via Lattea, insieme ad altri risultati presentati al 212° meeting dell’American Astronomical Society a St. Louis, Missouri. da una spessa fascia centrale, mentre i due bracci ora abbassati (Norma e Sagittario) sono meno distinti e si collocano tra i due bracci principali. I bracci principali sono costituiti dalla più alta densità di stelle sia giovani che vecchie; Le armi leggere sono piene principalmente di gas e sacche di attività di formazione stellare. Il concept dell’artista include anche un nuovo braccio a spirale, chiamato «braccio di kiloparsec Far-3», scoperto dal rilevamento di gas nella Via Lattea da parte di un radiotelescopio. Questo braccio è più corto dei due bracci principali e si trova lungo la barra della galassia. Credito: NASA/JPL-Caltech

Per saperne di più, gli autori del nuovo studio si sono concentrati su una parte vicina a uno dei bracci della galassia, chiamata braccio ad arco. Utilizzando il telescopio spaziale Spitzer della NASA prima del suo ritiro nel gennaio 2020, hanno cercato stelle appena nate, nascoste nelle nuvole di gas e polvere (chiamate nebulose) dove si formano. Spitzer rileva la luce infrarossa che può penetrare quelle nuvole, mentre la luce visibile (che l’occhio umano può vedere) è bloccata.

Si pensa che le giovani stelle e le nebulose si allineino strettamente con la forma delle braccia al loro interno. Per ottenere una vista 3D del settore del braccio, gli scienziati hanno utilizzato gli ultimi dati rilasciati dalla missione Gaia dell’Agenzia spaziale europea (ESA) per misurare con precisione le distanze dalle stelle. I dati combinati hanno rivelato che la struttura lunga e sottile attaccata al braccio del Sagittario è costituita da giovani stelle che si muovono all’incirca alla stessa velocità e nella stessa direzione attraverso lo spazio.

Un gruppo di stelle e nuvole formanti stelle emerge dal braccio del Sagittario della Via Lattea. L’inserto mostra le dimensioni della struttura e la distanza dal Sole. Credito: NASA/JPL-Caltech

«La proprietà principale dei bracci a spirale è quanto strettamente si avvolgono attorno a una galassia», ha affermato Michael Kuhn, astrofisico del Caltech e autore principale del nuovo documento di ricerca. Questa caratteristica è misurata dall’angolo di inclinazione del braccio. Un cerchio ha un angolo di inclinazione di 0 gradi e più la spirale diventa aperta, maggiore è l’angolo di inclinazione. «La maggior parte dei modelli della Via Lattea indica che il braccio dell’arco forma una spirale con un angolo di inclinazione di circa 12 gradi, ma la struttura che abbiamo esaminato in realtà sporge con un angolo di circa 60 gradi».

Strutture simili, a volte chiamate affioramenti o piume, si distinguono dai bracci di altre galassie a spirale. Per decenni, gli scienziati si sono chiesti se anche i bracci a spirale della Via Lattea siano punteggiati da queste strutture o se siano relativamente lisci.

Misurazione della Via Lattea

La funzione appena scoperta contiene quattro nebulose note per la loro bellezza mozzafiato: la Nebulosa Aquila (che contiene i Pilastri della Creazione), la Nebulosa Omega, la Nebulosa Trifida e la Nebulosa Laguna. Negli anni Cinquanta del secolo scorso, un team di astronomi ha effettuato misurazioni approssimative della distanza di alcune stelle in queste nebulose ed è riuscito a dedurre la presenza del braccio d’arco. Il loro lavoro ha fornito alcune delle prime prove della struttura a spirale della nostra galassia.

«Le distanze sono tra le cose più difficili da misurare in astronomia», ha affermato il coautore Alberto Crone Martins, astrofisico e docente di informatica presso l’Università della California, Irvine e membro del Gaia Data Processing and Analysis Consortium (DPAC). . «Solo le recenti misurazioni dirette della distanza da Gaia rendono così chiara la geometria di questa nuova struttura».

Qui sono mostrate le nebulose Eagle, Omega, Trivid e Lake, riprese dallo Spitzer Infrared Space Telescope della NASA. Queste nebulose fanno parte di una struttura all’interno del braccio artico della Via Lattea che emerge dal braccio con un’angolazione drammatica. Credito: NASA/JPL-Caltech

Nel nuovo studio, i ricercatori hanno anche attinto a un catalogo di oltre 100.000 stelle appena nate scoperte da Spitzer in un’indagine galattica chiamata Galactic Legacy Infrared Mid-Plane Survey Extraordinaire (GLIMPSE).

«Quando mettiamo insieme i dati di Gaia e Spitzer e finalmente vediamo questa mappa 3D dettagliata, possiamo vedere che c’è una grande complessità in questa regione che prima non era evidente», ha detto Kuhn.

Gli astronomi non capiscono ancora perché i bracci a spirale si formino in galassie come la nostra. Sebbene non possiamo vedere l’intera struttura della Via Lattea, la capacità di misurare il moto delle singole stelle è utile per comprendere questo fenomeno: è probabile che le stelle nella struttura appena scoperta fossero all’incirca nello stesso momento, nella stessa regione generale , e sono stati influenzati in modo univoco dalle forze di influenza all’interno della galassia, inclusa la gravità e il taglio dovuto alla rotazione della galassia.

Uno degli autori dell’articolo, Robert Benjamin, astrofisico dell’Università del Wisconsin Whitewater e ricercatore principale del Glimpus Survey, ha affermato. «Questa struttura è una piccola parte della Via Lattea, ma può dirci qualcosa di importante sull’intera galassia».

Riferimento: «Struttura ad alto angolo di inclinazione nel braccio ad arco» di MA Kuhn1, R. A. Benjamin, C. Zucker, A. Krone-Martins, R. S. de Souza, A. Castro-Ginard, EEO Ishida, MS Povich9 e L.A. Hillenbrand per COIN , 21 luglio 2021, Astronomia e astrofisica.
DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202141198