La galassia che la Via Lattea inghiottì quando aveva un miliardo e mezzo di anni

Ammassi globulari usati come orologi: una fusione 1,8 miliardi di anni prima di Gaia-Sausage-Enceladus chiude un dibattito lungo un decennio. 

Dodici ammassi globulari nel cuore della nostra galassia conservano la firma di una fusione avvenuta 12,3 miliardi di anni fa. 

A identificarla è stato un team guidato dall'INAF di Bologna, che ha trasformato l'età degli ammassi in un orologio abbastanza preciso da mettere in fila gli eventi.

Le galassie non nascono fatte e finite. Crescono divorandosi a vicenda, e la Via Lattea non fa eccezione. 

Il problema però, per chi prova a ricostruire questa storia, è che le prove del delitto vengono cancellate in fretta: le stelle strappate a una galassia più piccola si mescolano con quelle della galassia più grande, le loro orbite vengono rimescolate dalla barra centrale della galassia, e dopo qualche miliardo di anni distinguere le une dalle altre diventa quasi impossibile...

Illustrazione della fusione LKH / Via Lattea. Concept d'artista della collisione fra LKH e la giovane Via Lattea. Credits: Illustrazione: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI) under the license CC BY 4.0.

Fino a oggi la ricostruzione affidabile si fermava a circa 10 miliardi di anni fa, con la fusione battezzata Gaia-Sausage-Enceladus, o GSE (nella forma abbreviata usata anche dall'INAF, «Gaia-Enceladus»). Nella comunità scientifica molti ricercatori sospettavano che qualcosa di grosso fosse già avvenuto ma le prove restavano contestate.

Uno studio pubblicato il 17 agosto su Nature Astronomy, guidato da Davide Massari dell'Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio dell'INAF di Bologna, sposta l'orizzonte indietro di altri 1,8 miliardi di anni.

La galassia nana responsabile è stata chiamata Low-energy-Kraken-Heracles, in sigla LKH, e la sua fusione con la Via Lattea risale a circa 12,3 miliardi di anni fa, quando l'Universo aveva poco più di un miliardo di anni.

Il lavoro nasce nell'ambito di CARMA, acronimo di Cluster Ages to Reconstruct the Milky Way Assembly, un progetto guidato dall'INAF che punta a datare l'intero sistema di ammassi globulari della Via Lattea con precisione omogenea. 

Alla ricerca hanno collaborato, oltre all'INAF di Bologna e all'Università degli Studi di Bologna, l'atlanTTic dell'Università di Vigo, l'Universidad de La Laguna e l'Instituto de Astrofísica de Canarias in Spagna, l'INAF (con le sue sedi dell’Osservatorio astronomico d'Abruzzo e Roma), la Liverpool John Moores University nel Regno Unito e lo Space Telescope Science Institute di Baltimora, che gestisce le osservazioni del telescopio spaziale Hubble.

Orologi che nessuno aveva ancora tarato bene

La chiave di tutto lo studio non è rappresentata da un nuovo telescopio ma sono proprio gli ammassi globulari. Si tratta di agglomerati sferici composti da centinaia di migliaia di stelle che sono nate tutte insieme, dallo stesso gas, nello stesso momento.

Questa contemporaneità rende tali agglomerati degli strumenti di datazione molto più affidabili delle singole stelle: invece di leggere un singolo orologio, gli scienziati ne leggono centomila tutti sincronizzati fra loro.

Ogni ammasso porta con sé due informazioni. 

La prima è l'età e la seconda è la metallicità (cioè l'abbondanza di elementi più pesanti di idrogeno ed elio). 

Messe insieme, queste due grandezze tracciano quella che gli astronomi chiamano relazione età-metallicità, o AMR dall'inglese age-metallicity relation. Tale relazione funziona come se si trattasse di una firma calligrafica: ogni galassia arricchisce il proprio gas a un ritmo che la contraddistingue, e l'oggetto che è nato al suo interno eredita tale firma.

Il gruppo di ricercatori ha analizzato con lo stesso identico metodo le immagini raccolte dal telescopio spaziale Hubble secondo due filtri ottici, F606W e F814W, per 17 ammassi delle regioni interne della Via Lattea, portando a 39 il totale degli ammassi con età determinate in modo omogeneo. 

È qui che sta il vero salto 

Correggendo l'arrossamento differenziale (ossia la variazione spaziale dell'assorbimento della luce stellare) ripulendo i campi dalle stelle di sfondo grazie ai moti propri e lasciando liberi nel fit parametri che in passato venivano fissati, gli autori hanno ottenuto incertezze medie di 0,26 miliardi di anni. Per confronto, sugli stessi ammassi due lavori di riferimento precedenti si fermavano a 0,91 e 0,43 miliardi di anni. Un fattore 3,5 e un fattore 1,6 di guadagno.

Con orologi così, le firme si separano e aumenta di molto l'accuratezza delle misurazioni...

Leggere l'articolo completo qui: www.lswn.it