Gli astronomi del Kapteyn Astronomical Institute e del Leiden Observatory, entrambi nei Olanda, hanno utilizzato i dati dell’Hubble Space Telescope della NASA/ESA e dell’osservatorio spaziale Gaia dell’ESA per misurare i movimenti delle stelle nella Galassia Nana dello Scultore. Si tratta di una galassia satellite che orbita intorno alla Via Lattea, a 300.000 anni luce dalla Terra.
Solo dalla combinazione dei set di dati provenienti da queste due missioni di successo dell’ESA, prodotte a distanza di oltre 12 anni, gli scienziati hanno potuto misurare direttamente gli esatti movimenti 3D delle stelle all’interno della Galassia Nana dello Scultore. Il team ha misurato i movimenti propri di circa un centinaio di stelle nella Galassia Nana dello Scultore. Per un sottoinsieme di dieci stelle, scelte tra quelle con gli errori minori, gli astronomi hanno potuto anche recuperare dalla letteratura una stima della velocità radiale, che quantifica il moto stellare lungo la linea di vista. Usando le misurazioni del movimento proprio e della velocità radiale, sono stati in grado di ricostruire il movimento di queste stelle in 3D.
È la prima volta che questa misurazione è stata realizzata con una tale precisione per una galassia diversa dalla Via Lattea. I dati utilizzati contengono le immagini scattate dall’Hubble’s Advanced Camera for Surveys nel 2002. Le nuove posizioni delle singole stelle sono state prese dal Gaia, tra il 2014 e il 2015.
Davide Massari, autore principale dello studio, descrive la precisione della ricerca: “Con la precisione raggiunta possiamo misurare il moto annuale di una stella nel cielo che corrisponde a meno della dimensione di una punta di spillo sulla Luna vista dalla Terra”. Questo tipo di precisione è possibile solo grazie alla straordinaria risoluzione e precisione di entrambi gli strumenti. Lo studio, inoltre, non sarebbe stato possibile senza il grande intervallo di tempo tra i due set di dati, che rende più facile determinare il movimento delle stelle.
La Galassia Nana dello Scultore è una galassia nana sferoidale, che sono tra gli oggetti più dominati della materia oscura nell’universo. Questo li rende obiettivi ideali per indagare le proprietà della materia oscura. In particolare, comprendere come la materia oscura sia distribuita in queste galassie nane permette agli astronomi di testare la validità del modello cosmologico attualmente accettato. La materia oscura, tuttavia, non può essere studiata direttamente. “Uno dei migliori modi per comprendere la presenza della materia oscura è esaminare come gli oggetti si muovono al suo interno. Nel caso di nano sferoidali, questi oggetti sono stelle”, spiega Amina Helmi, co-autrice del lavoro.
Le informazioni raccolte sul movimento 3D delle stelle nella Galassia Nana dello Scultore possono essere tradotte direttamente nella conoscenza di come la sua massa totale, inclusa la materia oscura, sia distribuita. I nuovi risultati mostrano che le stelle nella Galassia Nana dello Scultore si muovono preferibilmente su orbite radiali allungate. Questo indica che la densità della materia oscura aumenta verso il centro invece di appiattirsi. Questi risultati vanno d’accordo con il modello cosmologico stabilito e con l’attuale conoscenza della materia oscura, prendendo in considerazione la complessità delle popolazioni stellari dello Scultore.
Come effetto collaterale dello studio, il team ha anche presentato una traiettoria più precisa della Galassia Nana dello Scultore nel suo insieme mentre orbita intorno alla Via Lattea. I loro risultati mostrano che si sta muovendo intorno alla Via Lattea in un’orbita allungata ad alta inclinazione che la porta molto più lontano di quanto si pensasse in precedenza. Attualmente, si trova quasi nel punto più vicino alla Via Lattea, ma la sua orbita può allontanarla fino a 725.000 anni luce.
“Con queste misurazioni pionieristiche, entriamo in un’era in cui misurare i movimenti 3D delle stelle in altre galassie diventerà routine e sarà possibile per campioni di stelle più grandi. Questo avverrà principalmente grazie alla missione Gaia dell’ESA”, conclude Massari.
Maggiori informazioni
Hubble Space Telescope è un progetto di cooperazione internazionale tra ESA e NASA.
Gaia è una missione ESA per sondare un miliardo di stelle nella nostra galassia e nelle zone galattiche locali per costruire la più precisa mappa 3D della Via Lattea e rispondere alle domande sulla sua struttura, origine ed evoluzione. Un grande team paneuropeo di esperti scienziati e di sviluppatori di software, il Data Processing and Analysis Consortium (DPAC), situato e finanziato da molti stati membri dell’ESA, è responsabile dell’elaborazione e della convalida dei dati di Gaia, con l’obiettivo finale di produrre il Gaia Catalogue.
Il team internazionale di astronomi per questo studio è composto da: D. Massari (University of Groningen, Olanda), M. A. Breddels (University of Groningen, Olanda), A. Helmi (University of Groningen, Olanda), L. Posti (University of Groningen, Olanda), A. G. A. Brown (Leiden University, Olanda) e E. Tolstoy (University of Groningen, Olanda).
