Scoperta di antiche stelle sul sottile disco della Via Lattea

La Via Lattea è costituita da un grande alone, un rigonfiamento centrale e una barra, un disco spesso e un disco sottile.

La maggior parte delle stelle si trova nel cosiddetto disco sottile della nostra Via Lattea e segue una rotazione organizzata attorno al centro galattico.

Le stelle di mezza età, come il nostro Sole di 4,6 miliardi di anni, appartengono al disco sottile che si pensa si sia formato circa 8-10 miliardi di anni fa.

Capire come si è formata la Via Lattea è un obiettivo importante dell’archeologia galattica.

Ciò richiede mappe dettagliate della galassia che mostrino l’età, la composizione chimica e i movimenti delle stelle.

Queste mappe, chiamate mappe crono-chemio-cinematiche, aiutano a comprendere la storia della nostra galassia.

La creazione di queste mappe dettagliate è impegnativa perché richiede grandi set di dati di stelle con età ben note.

Un approccio comune per superare questa sfida è quello di studiare stelle vecchie e povere di metalli, che rappresentano una finestra sui primi giorni della Via Lattea.

Le stelle molto povere di metalli sono note per essere vecchie perché sono state tra le prime stelle a formarsi quando l’universo era per lo più idrogeno ed elio, prima che molti degli elementi più pesanti fossero creati e distribuiti dalle successive generazioni di stelle.

Utilizzando un set di dati della missione Gaia dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA), un team internazionale guidato da astronomi del Leibniz Institute for Astrophysics di Potsdam (AIP) ha studiato le stelle nell’ambiente del Sole, a circa 3200 anni luce intorno al Sole.

Nel processo, hanno scoperto un numero sorprendente di stelle molto vecchie in orbite a disco sottile;

La maggior parte di esse ha più di 10 miliardi di anni, alcune anche più vecchi di 13 miliardi di anni.

Queste vecchie stelle hanno una vasta gamma di composizioni metalliche: alcune sono molto povere di metalli (come previsto), mentre altre hanno il doppio del contenuto di metalli del nostro Sole molto più giovane, suggerendo che un rapido arricchimento di metalli ha avuto luogo nella fase iniziale dell’evoluzione della Via Lattea.

“Queste vecchie stelle nel disco indicano che la formazione del disco sottile della Via Lattea è iniziata molto prima di quanto si pensasse in precedenza, circa 4-5 miliardi di anni”, spiega Samir Nepal dell’AIP e primo autore dello studio.

“Questo studio mostra anche che la nostra galassia ha avuto un’intensa formazione stellare nelle prime epoche, che ha portato a un accumulo molto rapido di metalli nelle regioni interne e alla formazione di dischi.

Questa scoperta allinea l’intervallo di tempo della formazione dei dischi nella Via Lattea con l’intervallo di tempo delle galassie ad alto redshift osservate dal James Webb Space Telescope (JWST) e dal radiotelescopio Atacama Large Millimeter Array (ALMA).

I risultati mostrano che i dischi freddi sono stati in grado di formarsi e stabilizzarsi molto presto nella storia dell’universo, fornendo nuove intuizioni sull’evoluzione delle galassie. “

“Il nostro studio suggerisce che il disco sottile della Via Lattea potrebbe essersi formato molto prima di quanto pensassimo, e che la sua formazione è strettamente correlata all’arricchimento chimico precoce nelle regioni più interne della nostra galassia”, spiega Cristina Chiappini.

“La combinazione di dati provenienti da diverse fonti e l’applicazione di tecnologie avanzate di apprendimento automatico ci ha permesso di aumentare il numero di stelle con parametri stellari di alta qualità, un passo importante che ha portato il nostro team a queste nuove scoperte”.

I risultati sono stati resi possibili dal terzo rilascio di dati dalla missione Gaia.

Il team ha analizzato i parametri stellari di oltre 800.000 stelle utilizzando un nuovo metodo di apprendimento automatico che combina informazioni provenienti da diversi tipi di dati per ottenere parametri stellari migliorati con alta precisione.

Queste misurazioni precise includono la gravità, la temperatura, il contenuto di metalli, le distanze, la cinematica e l’età delle stelle. In futuro, una simile tecnica di apprendimento automatico verrà utilizzata per analizzare milioni di spettri raccolti nell’ambito dell’indagine 4MIDABLE-LR con il telescopio multi-oggetto da 4 metri (4MOST), che inizierà le operazioni nel 2025.