Questa illustrazione mostra gli aloni interni ed esterni della galassia della Via Lattea. Un alone è una nuvola sferica di stelle che circonda una galassia. Credito: NASA, ESA e A. Feild (STScI)
Una ricerca di stelle variabili chiamate RR Lyrae ha trovato alcune delle stelle più lontane nel
Le caratteristiche pulsazioni e luminosità delle stelle RR Lyrae le rendono eccellenti “candele standard” per misurare le distanze galattiche. Queste nuove osservazioni hanno permesso ai ricercatori di tracciare i limiti esterni dell’alone della Via Lattea.
“Questo studio sta ridefinendo ciò che costituisce i limiti esterni della nostra galassia”, ha affermato Raja Guha Thakurta, professore e presidente di astronomia e astrofisica presso la UC Santa Cruz. “La nostra galassia e Andromeda sono entrambe così grandi che non c’è quasi spazio tra le due galassie.”
GuhaThakurta ha spiegato che la componente dell’alone stellare della nostra galassia è molto più grande del disco, che ha un diametro di circa 100.000 anni luce. Il nostro sistema solare risiede in uno dei bracci a spirale del disco. Al centro del disco c’è un rigonfiamento centrale, e intorno ad esso c’è l’alone, che contiene le stelle più antiche della galassia e si estende per centinaia di migliaia di anni luce in ogni direzione.
“L’alone è la parte più difficile da studiare perché i limiti esterni sono così lontani”, ha detto GuhaThakurta. “Le stelle sono molto rade rispetto alle alte densità stellari del disco e del rigonfiamento, ma l’alone è dominato dalla materia oscura e in realtà contiene la maggior parte della massa della galassia”.
Yuting Feng, uno studente di dottorato che lavora con GuhaThakurta all’UCSC, ha guidato il nuovo studio e ha presentato le sue scoperte in due discorsi all’incontro dell’American Astronomical Society a Seattle il 9 e 11 gennaio.
Secondo Feng, precedenti studi di modellazione avevano calcolato che l’alone stellare dovrebbe estendersi fino a circa 300 kiloparsec o 1 milione di anni luce dal centro galattico. (Gli astronomi misurano le distanze galattiche in kiloparsec; un kiloparsec equivale a 3.260 anni luce.) Le 208 stelle RR Lyrae rilevate da Feng e dai suoi colleghi variavano in distanza da circa 20 a 320 kiloparsec.
“Siamo stati in grado di utilizzare queste stelle variabili come traccianti affidabili per definire le distanze”, ha detto Feng. “Le nostre osservazioni confermano le stime teoriche della dimensione dell’alone, quindi questo è un risultato importante.”
I risultati si basano sui dati del Indagine a grappolo Virgo di nuova generazione (NGVS), un programma che utilizza il Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT) per studiare un ammasso di galassie ben oltre la Via Lattea. Il sondaggio non è stato progettato per rilevare le stelle RR Lyrae, quindi i ricercatori hanno dovuto estrarle dal set di dati. L’ammasso della Vergine è un grande ammasso di galassie che include la gigantesca galassia ellittica M87.
“Per ottenere un’esposizione profonda di M87 e delle galassie intorno ad esso, il telescopio ha catturato anche le stelle in primo piano nello stesso campo, quindi i dati che abbiamo usato sono una sorta di sottoprodotto di quella indagine”, ha spiegato Feng.
Secondo GuhaThakurta, l’eccellente qualità dei dati NGVS ha consentito al team di ottenere la caratterizzazione più affidabile e precisa di RR Lyrae a queste distanze. Le RR Lyrae sono vecchie stelle con proprietà fisiche molto specifiche che le fanno espandere e contrarre in un ciclo che si ripete regolarmente.
“Il modo in cui la loro luminosità varia sembra un ECG – sono come i battiti del cuore della galassia – quindi la luminosità sale rapidamente e scende lentamente, e il ciclo si ripete perfettamente con questa forma molto caratteristica”, ha detto GuhaThakurta. “Inoltre, se misuri la loro luminosità media, è la stessa da stella a stella. Questa combinazione è fantastica per studiare la struttura della galassia”.
Il cielo è pieno di stelle, alcune più luminose di altre, ma una stella può sembrare luminosa perché è molto luminosa o perché è molto vicina, e può essere difficile distinguere. Gli astronomi possono identificare una stella RR Lyrae dalle sue caratteristiche pulsazioni, quindi utilizzare la sua luminosità osservata per calcolare quanto è lontana. Le procedure non sono però semplici. Oggetti più distanti, come i quasar, possono mascherarsi da stelle RR Lyrae.
“Solo gli astronomi sanno quanto sia doloroso ottenere traccianti affidabili di queste distanze”, ha detto Feng. «Questo solido campione di stelle lontane RR Lyrae ci offre uno strumento molto potente per studiare l’alone e testare i nostri modelli attuali delle dimensioni e della massa della nostra galassia».
Questo studio si basa su osservazioni ottenute con MegaPrime/MegaCam, un progetto congiunto di CFHT e CEA/IRFU, presso il Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT), gestito dal National Research Council (NRC) del Canada, l’Institut National des Sciences de l’Univers del Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) della Francia e dell’Università delle Hawaii.
Riunione: AAS 241
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