Uno dei punti cardine della moderna astronomia è stabilire un processo coerente che illustri la formazione ed evoluzione della nostra Galassia. A grandi linee, da studi di archeologia galattica, sappiamo adesso che la formazione non sia avvenuta in modo costante e graduale, ma piuttosto con pochi isolati episodi di cattura e fusione di galassie meno massicce.
Per la Via Lattea i dati suggeriscono l’ingerenza di un singolo importante episodio di fusione con la galassia Gaia-Encelado o, per via della forma a salsiccia dei suoi detriti, poco dignitosamente “Gaia-Sausage-Enceladus” (GSE). Quella fusione è finita circa 6.7 miliardi di anni fa ed è ritenuta responsabile del maggior apporto di stelle e gas alla Via Lattea primordiale.
In basso: l’attuale aspetto della Via Lattea e della CMD delle stelle vicine, osservate da Gaia. (IAC)
Preziosissimo il satellite Gaia
Ma come era la situazione prima e come la fusione GSE ne ha modificato l’aspetto sino a quello attuale?
Qui interviene il satellite Gaia che, grazie allo studio di un campione di 10 milioni di stelle giganti rosse, ha ricostruito l’evoluzione galattica. I dati sono stati confrontati e supportati dalla simulazione cosmologica Illustris-TNG50.
Vedant Chandra et al. mostrano come l’evoluzione del momento angolare (α) in funzione della metallicità (Fe) sia un indicatore approssimativo dell’età stellare.
Tre fasi principali
Questo ha permesso di stabilire tre età distinte nel processo di formazione: la protogalassia disordinata e caotica con il vecchio disco cinematicamente caldo, quello cinematicamente freddo e il disco giovane.
Il vecchio disco, a veloce rotazione e con orbite disordinate, si forma a circa 12.3 Gyr (z =4.2) dando il via alla proto-Via Lattea. In seguito, le orbite stellari tendono a diventare più ordinate e si formano nuove stelle disposte in un disco a basso momento angolare. Il disco antico tende a diventare più sottile e disallineato, sino a quando non viene riscaldato e sottoposto a torsione dall’importante fusione GSE. La fusione GSE apporta una grande quantità di gas e momento angolare, da cui successivamente si forma il disco stellare cinematicamente freddo a basso α attuale.
Questo scenario è suffragato dalla simulazione TNG50 su analoghi della Via Lattea. In una di esse (TNG50 Halo #519311) riproduce fedelmente la storia evolutiva della Via Lattea così come desunta dai dati Gaia DR3 nonché la decisiva fusione GSE.
