La sonda GAIA e i modelli della Via Lattea

Gli astronomi ritengono che i dati di GAIA daranno un forte impulso al perfezionamento dei modelli galattici….

Studi sulle popolazioni stellari risolte (ove si riescono a distinguere le stelle costituenti), come piu’ volte e’ stato sottolineato in queste pagine, offrono una grande opportunità per comprendere come le galassie si formano ed evolvono. Gli studi delle galassie ‘esterne’ ci hanno da tempo persuaso come per comprendere le galassie stesse, si debbano studiare separatamente le diverse componenti di cui sono formate: un nucleo, a volte una struttura a barra, un disco sottile, spesso accompagnato ad una struttura di disco spesso, un alone massivo e a volte povero in metalli. La Via Lattea, che può essere considerata un prototipo delle galassie che sono responsabili della gran parte della radiazione luminosa nell’universo, come e’ noto, possiede tutte queste componenti, e dunque una “mappatura” cinematica di tali componenti offrirebbe un’ opportunità unica per gettare luce su alcune questioni fondamentali dell’astronomia contemporanea.

GAIA e’ un ambizioso progetto dell’ Agenzia Spaziale Europea (ESA), che nasce con lo scopo di misurare le posizioni di un campione estremamente ampio di stelle galattiche, con una accuratezza mai raggiunta prima: GAIA dovrebbe riuscire a misurare, infatti, ben un miliardo di stelle appartenenti alla nostra Galassie e alle galassie più vicine. Oltre le posizioni, verra’ anche effettuata fotometria multicolore (in varie bande) e verranno misurate le velocita’ radiali. Tali dati saranno di grande utilita’ per gli astronomi interessati a migliorare il modello della struttura galattica.

Per quanto infatti i modelli galattici attuali abbiano raggiunto un buon grado di complessita’ e sofisticazione, molto ancora resta da comprendere sulle specifiche dinamiche di formazione delle diverse parti della galassia. Per molti versi preziose informazioni su questo sono portate dalle stelle piu’ vecchie e meno luminose, che ritengono memoria chimica/cinematica delle modalita’ di formazione della galassia stessa. La gran quantita’ di stelle investigate da GAIA, insieme alla capacita’ di risolvere anche stelle deboli, dovrebbe consentire notevoli progressi nella comprensione delle complesse dinamiche galattiche, come pure del ruolo eventuale delle piccole galassie nane nella formazione ed evoluzione delle popolazioni stellari delle galassie maggiori (tramite eventi di interazione mareale o di fusione).

Per far solo un esempio, capire meglio la struttura del disco spesso della Galassia, consentirebbe di ottenere informazioni sulla modalita’ di evoluzione della Galassie nonche’ sul possibile ruolo di incontri, nel corso degli ultimi miliardi di anni, con galassie piu’ piccole, quali le nane presenti in quantita’ numericamente rilevante nel Gruppo Locale. Altre importanti informazioni che si dovrebbero ottenere riguardano specificamente la galassia Andromeda (M31), una delle (poche) grandi galassie del Gruppo Locale.

In realta’ la grande quantita’ di dati di alta precisione che si attendono da GAIA porranno diversi problemi ai modelli teorici attuali, per cui la sfida consistera’ proprio nel modificare e perfezionare tali modelli, facendoli diventare via via piu’ sofisticati, con l’obiettivo di raggiungere una intesa soddisfacente con i dati che saranno forniti da GAIA.

Oggetti MACHOS nell’alone della Via Lattea?

Diverse sono le ricerche attualmente in corso di oggetti massivi non luminosi all’interno della nostra Galassia, tuttavia le indicazioni ottenute da tali indagini non sono ancora univoche…

E’ ormai noto come oggetti compatti di massa anche notevole (chiamati MACHOs) con masse nell’intervallo tra 10 miliardesimi di massa solare e mille masse solari, possano essere rivelati attraverso l’amplificazione temporanea della loro radiazione luminosa che si verifica quando l’oggetto passa sulla linea di vista di una stella in background. Il motivo fisico e’ ben noto, e prende il nome di microlensing relativistico: in breve, l’effetto della massa piu’ vicina a noi e’ quello di deviare leggermente il percorso dei raggi luminosi che provengono dalla stella sullo sfondo. Tale fenomeno dunque puo’ venire agevolmente sfruttato per cercare oggetti compatti e non luminosi.

Dai primi anni ’90 sono iniziate diverse ricerche volte a cercare oggetti MACHOs nella nostra galassia ed in quelle immediatamente vicine, monitorando milioni di stelle nella Piccola e Grande Nube di Magellano, in cerca di un possibile effetto di lensing prodotto da oggetti all’interno della Galassia. In effetti un buon numero di candidati ad effetti di microlensing e’ stato trovato, si’ da portare diversi ricercatori a ritenere che una frazione significativa della materia oscura nell’alone galattico potrebbe proprio essere in una grande quantita’ di oggetti compatti, ognuno di massa paragonabile a quella del nostro Sole

Tuttavia l’interpretazione di questi eventi di microlensing e’ attualmente materia di acceso dibattito, come sottolinea un articolo in corso di pubblicazione, a firma di Anne M. Green e Karsten Jedamzik: difatti, per quanto le “lenti” possano essere nella galassia e costituire davvero materia oscura di alone, e’ anche possibile che sia stato sottostimato il possibile contributo di altre, ancora non conosciute, popolazioni di oggetti non appartenenti all’alone galattico.

Il risultato dell’analisi statistica condotta dagli autori sui dati attualmente disponibili porterebbe a ritenere ancora possibile che la maggior parte delle “lenti” responsabili degli effetti di microlensing non sia realmente all’interno dell’alone della Via Lattea. In particolare, potrebbe essere non trascurabile il contributo portato da stelle, o MACHOs, localizzate nella Grande Nube di Magellano (LMC).4045376355_4a98e5fef6_bMount Stromlo Observatory, Canberra, Australia.
Photo Credit: Lauri Väin via Compfight cc

Alternativamente, e’ anche possibile che l’attuale modello che descrive la conformazione dell’alone galattico, non risulti sufficientemente accurato per spiegare la distribuzione di MACHOs osservata fino ad oggi. Gli autori indicano come un deciso progresso nella comprensione della natura delle “lenti” si attende dall’analisi di un campione di candidati di microlensing ben piu’ esteso dell’attuale, quale potrebbe essere quello, ora in corso di completamento, costituito da tutti gli otto anni di dati raccolti nel periodo di funzionamento del progetto MACHOs.