Le stelle più antiche nel centro galattico

Sono stelle poverissime di metalli e testimoni dell’Universo primordiale

Rappresentazione artistica delle antiche stelle nella regione interna della Via Lattea. A sinistra sono evidenziati alcuni esempi delle orbite delle stelle. Il lato destro mostra la posizione di queste stelle nella Galassia rispetto al Sole, che girano lentamente. [ESA/Gaia, Amanda J. Smith e Anke Arentsen]

Un gruppo internazionale di ricercatori ha ottenuto il più ampio e dettagliato sondaggio riguardante le stelle antiche nella regione del rigonfiamento centrale galattico (bulge). La collaborazione Pristine Inner Galaxy Survey (PIGS) ha scoperto che queste stelle stanno lentamente ruotando intorno al centro della Via Lattea che sappiamo essere una piccola barra a forma di arachide.

Questo è un risultato inatteso perché si è sempre pensato che le stelle del bulge galattico si muovessero in modo caotico. L’analisi dei moti rileva inoltre che queste stelle sono lì da molto tempo, forse in conseguenza del più antico e importante evento di fusione. I risultati sono esposti da Anke Arentsen dell’Università di Cambridge nel corso del National Astronomy Meeting 2023 presso l’Università di Cardiff.  

Entro il primo miliardi di anni

Queste stelle sono davvero vetuste perché si sono formate nel primo miliardo di anni dopo il Big Bang quindi sono testimoni di momenti cruciali dell’evoluzione galattica. La bassissima metallicità (rapporto [Fe/H]<-2.0 o maggiore), nettamente inferiore a quella solare, suggerisce l’appartenenza alla generazione di stelle nate dalle ceneri prodotte dalla primissima formazione stellare, la Popolazione III, essenzialmente costituita da idrogeno ed elio e pochi elementi più pesanti.

Queste stelle possono quindi essere studiate per conoscere l’ambiente chimico della giovane Via Lattea, quando era ben diversa dall’attuale anche morfologicamente. Forse risiedevano in ammassi globulari, ormai completamente dissolti, con metallicità sensibilmente inferiore a quella media quindi la presenza di queste stelle suggerisce l’esistenza di una popolazione estinta di ammassi globulari a minore metallicità nell’Universo primordiale.

Maggiore concentrazione nel bulge

Gli astronomi, per ragioni pratiche, cercano le stelle a bassa metallicità lontano disco della Via Lattea, nell’ambiente meno congestionato dell’alone, dove sono più facili da identificare. I modelli di formazione galattica indicano, tuttavia, la presenza in gran numero nel bulge. Nelle regioni interne del rigonfiamento centrale sono però più difficili da trovare perché sono molto rare e ben mimetizzate tra quelle più numerose e recenti. L’osservazione è inoltre disturbata anche dalla densa coltre di polveri e gas che si frappone lungo la direzione di vista.

Alcune delle regioni mappate dal sondaggio nel corso degli ultimi anni. GC è il Centro Galattico mentre i dischetti viola mostrano alcune stelle identificate. [Figura tratta da Federico Sestito et al. 2022, PIGS]

Uno speciale filtro d’imaging

Nonostante tali disturbi, gli astronomi trovano il modo per aggirarli. La collaborazione PIGS ha quindi preselezionato le candidate mediante uno speciale filtro di imaging per fotometria a banda stretta sensibile alla metallicità, applicato al Canada-France- Hawaii Telescope (CFHT). Le candidate sono state poi osservate spettroscopicamente con l’Anglo-Australian Telescope (AAT). Da queste osservazioni è scaturito il più ampio censo delle stelle più antiche della Galassia interna.

Le osservazioni PIGS sono state poi combinate con i dati astrometrici della missione Gaia dell’ESA per analizzare i moti attraverso la Via Lattea. Da questo studio è emerso che tali stelle, pur muovendosi in moto caotico, come atteso per quelle nel bulge, conservano moti mediamente più ordinati rispetto alle stelle più giovani. Gaia suggerisce inoltre che le stelle più antiche trascorrono quasi tutta la loro esistenza entro una sfera con raggio circa metà della distanza che separa il Sole dal centro galattico.

Reliquie dell’Universo primordiale

È eccitante pensare che stiamo vedendo stelle che si sono formate nelle primissime fasi della Via Lattea, precedentemente in gran parte fuori portata”, afferma Arentsen. “Queste stelle probabilmente si sono formate meno di un miliardo di anni dopo il Big Bang, così come le reliquie dell’Universo primordiale. I dati disponibili per questi oggetti antichi stanno crescendo rapidamente. Sono entusiasta di vedere cosa impareremo su queste prime stelle a popolare la nostra Galassia nei prossimi anni!”

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Informazioni su Giuseppe Donatiello 353 Articoli
Nato nel 1967, astrofilo da sempre. Interessato a tutti gli aspetti dell'astronomia, ha maturato una predilezione per il deep-sky, in particolare verso i temi riguardanti il Gruppo Locale e l'Universo Locale. Partecipa allo studio dei flussi stellari in galassie simili alla Via Lattea mediante tecniche di deep-imaging. Ha scoperto sei galassie nane vicine: Donatiello I (2016), Donatiello II, III e IV nel sistema di NGC 253 (2020), Pisces VII (2020) e Pegasus V (2021) nel sistema di M31. Astrofotografo e autore di centinaia di articoli, alcuni con revisione paritaria.