Via Lattea -Milky Way

Da Wikipedia, l'enciclopedia libera

via Lattea
ESO-VLT-Laser-phot-33a-07.jpg
Dati di osservazione ( epoca J2000 )
Costellazione Sagittario
Ascensione retta 17 h 45 m 40.0409 s
Declinazione −29° 00′ 28.118″
Distanza 25,6–27,1 kly (7,86–8,32 kpc)
Caratteristiche
Tipo Sb, Sbc o SB(rs)bc
( galassia a spirale barrata )
Massa (0,8–1,5) × 10 12 M
Numero di stelle 100-400 miliardi
Misurare Disco stellare : 185 ± 15 kly Alone di
materia oscura : 1,9 ± 0,4 Mly (580 ± 120 kpc )
Spessore del sottile disco stellare ≈2 kly (0,6 kpc)
Momento angolare 1 × 10 67 J s
Periodo di rotazione galattica del Sole 240 milioni
Periodo di rotazione del modello a spirale 220–360 milioni
Periodo di rotazione del modello di barra 100–120 milioni
Velocità relativa al telaio di riposo CMB 552,2 ± 5,5 km/s
Velocità di fuga alla posizione del Sole 550 km/s
Densità della materia oscura alla posizione del Sole 0,0088+0,0024
-0,0018
M pc −3 o0,35+0,08
-0,07
GeV cm -3
Vedi anche: Galaxy, Elenco delle galassie

La Via Lattea è la galassia che comprende il nostro Sistema Solare, con il nome che descrive l'aspetto della galassia dalla Terra : una banda di luce nebulosa vista nel cielo notturno formata da stelle che non possono essere distinte individualmente ad occhio nudo . Il termine Via Lattea è una traduzione del latino via lactea, dal greco γαλακτικός κύκλος ( galaktikos kýklos ), che significa "cerchio latteo". Dalla Terra, la Via Lattea appare come una fascia perché la sua struttura a forma di disco è vista dall'interno. Galileo Galilei risolse per la prima volta la banda di luce in singole stelle con il suo telescopio nel 1610. Fino all'inizio degli anni '20, la maggior parte degli astronomi pensava che la Via Lattea contenesse tutte le stelle dell'Universo . Dopo il grande dibattito del 1920 tra gli astronomi Harlow Shapley e Heber Curtis, le osservazioni di Edwin Hubble hanno mostrato che la Via Lattea è solo una delle tante galassie.

La Via Lattea è una galassia a spirale barrata con un diametro visibile stimato di 100.000–200.000 anni luce . Simulazioni recenti suggeriscono che un'area di materia oscura, contenente anche alcune stelle visibili, può estendersi fino a un diametro di quasi 2 milioni di anni luce. La Via Lattea ha diverse galassie satelliti e fa parte del Gruppo Locale di galassie, che fa parte del Superammasso Virgo, che è esso stesso un componente del Superammasso Laniakea .

Si stima che contenga 100-400 miliardi di stelle e almeno quel numero di pianeti . Il Sistema Solare si trova in un raggio di circa 27.000 anni luce dal Centro Galattico, sul bordo interno del Braccio di Orione, una delle concentrazioni a forma di spirale di gas e polvere. Le stelle nei 10.000 anni luce più interni formano un rigonfiamento e una o più barre che si irradiano dal rigonfiamento. Il centro galattico è un'intensa radiosorgente nota come Sagittarius A*, un buco nero supermassiccio di 4.100 (± 0.034) milioni di masse solari . Stelle e gas a una vasta gamma di distanze dall'orbita del Centro Galattico a circa 220 chilometri al secondo. La velocità di rotazione costante sembra contraddire le leggi della dinamica kepleriana e suggerisce che gran parte (circa il 90%) della massa della Via Lattea è invisibile ai telescopi, né emette né assorbe radiazioni elettromagnetiche . Questa massa congetturale è stata definita " materia oscura ". Il periodo di rotazione è di circa 240 milioni di anni al raggio del Sole. La Via Lattea nel suo insieme si muove a una velocità di circa 600 km al secondo rispetto ai sistemi di riferimento extragalattici. Le stelle più antiche della Via Lattea sono vecchie quasi quanto l'Universo stesso e quindi probabilmente si sono formate poco dopo il Medioevo del Big Bang . Il 12 maggio 2022 gli astronomi hanno annunciato per la prima volta l'immagine del Sagittario A*, il buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea.

Etimologia e mitologia

Nel poema epico babilonese Enūma Eliš, la Via Lattea viene creata dalla coda mozzata della primordiale dragonessa dell'acqua salata Tiamat, ambientata nel cielo da Marduk, il dio nazionale babilonese, dopo averla uccisa. Una volta si pensava che questa storia fosse basata su una versione sumera più antica in cui Tiamat viene invece ucciso da Enlil di Nippur, ma ora si pensa che sia puramente un'invenzione dei propagandisti babilonesi con l'intenzione di mostrare Marduk come superiore alle divinità sumere.

Nella mitologia greca, Zeus pone il figlio nato da una donna mortale, l'infante Eracle, sul seno di Era mentre dorme in modo che il bambino berrà il suo latte divino e diventerà così immortale. Hera si sveglia durante l'allattamento e poi si rende conto che sta allattando un bambino sconosciuto: spinge via il bambino, parte del suo latte fuoriesce e produce la fascia di luce nota come Via Lattea. Gli antichi greci credevano che l'aspetto della Via Lattea si fosse formato quando Atena strappò Eracle dal suo seno che spruzzava latte ovunque.

Llys Dôn (letteralmente "La corte di Dôn ") è il nome tradizionale gallese della costellazione di Cassiopea . Almeno tre dei figli di Dôn hanno anche associazioni astronomiche: Caer Gwydion ("La fortezza di Gwydion ") è il nome tradizionale gallese della Via Lattea e Caer Arianrhod ("La fortezza di Arianrhod ") è la costellazione della Corona Boreale .

Nella cultura occidentale, il nome "Via Lattea" deriva dal suo aspetto come una debole banda luminosa "lattea" irrisolta che si inarca nel cielo notturno. Il termine è una traduzione del latino classico via lactea, a sua volta derivato dal greco ellenistico γαλαξίας, abbreviazione di γαλαξίας κύκλος ( galaxías kýklos ), che significa "cerchio lattiginoso". Il greco antico γαλαξίας ( galaxias ) - dalla radice γαλακτ -, γάλα ("latte") + -ίας (aggettivi che formano) - è anche la radice di "galassia", il nome della nostra, e più tardi di tutte queste, collezioni di stelle.

La Via Lattea, o "cerchio del latte", era solo uno degli 11 "cerchi" che i Greci identificavano nel cielo, altri erano lo zodiaco, il meridiano, l' orizzonte, l' equatore, i tropici del Cancro e del Capricorno, i circoli artico e antartico, e due cerchi di colore passanti per entrambi i poli.

Una veduta della Via Lattea verso la costellazione del Sagittario (compreso il Centro Galattico ), vista da un sito buio con poco inquinamento luminoso (il Black Rock Desert, Nevada), l'oggetto luminoso in basso a destra è Giove, appena sopra Antares

Aspetto

Un video time-lapse che cattura la Via Lattea che si inarca su ALMA

La Via Lattea è visibile dalla Terra come una banda nebbiosa di luce bianca, larga circa 30°, che inarca il cielo notturno . Nell'osservazione del cielo notturno, sebbene tutte le singole stelle ad occhio nudo nell'intero cielo facciano parte della Via Lattea, il termine "Via Lattea" è limitato a questa fascia di luce. La luce proviene dall'accumulo di stelle irrisolte e altro materiale situato nella direzione del piano galattico . Le regioni più luminose intorno alla banda appaiono come morbide macchie visive conosciute come nuvole stellari . La più cospicua di queste è la Grande Nube Stellare del Sagittario, una porzione del rigonfiamento centrale della galassia. Le regioni scure all'interno della banda, come la Great Rift e il Coalsack, sono aree in cui la polvere interstellare blocca la luce proveniente da stelle lontane. L'area di cielo che la Via Lattea oscura è chiamata Zona di Evitamento .

La Via Lattea ha una luminosità superficiale relativamente bassa . La sua visibilità può essere notevolmente ridotta dalla luce di fondo, come l'inquinamento luminoso o il chiaro di luna . Il cielo deve essere più scuro di circa 20,2 magnitudine per secondo d'arco quadrato affinché la Via Lattea sia visibile. Dovrebbe essere visibile se la magnitudine limite è approssimativamente +5,1 o migliore e mostra molti dettagli a +6,1. Ciò rende la Via Lattea difficile da vedere da aree urbane o suburbane molto illuminate, ma molto prominente se vista dalle aree rurali quando la Luna è sotto l'orizzonte. Le mappe della luminosità artificiale del cielo notturno mostrano che più di un terzo della popolazione terrestre non può vedere la Via Lattea dalle proprie case a causa dell'inquinamento luminoso.

Vista dalla Terra, la regione visibile del piano galattico della Via Lattea occupa un'area del cielo che comprende 30 costellazioni . Il Centro Galattico si trova nella direzione del Sagittario, dove la Via Lattea è più luminosa. Dal Sagittario, la banda nebbiosa di luce bianca sembra passare intorno all'anticentro galattico in Auriga . La fascia continua quindi per il resto del giro del cielo, tornando al Sagittario, dividendo il cielo in due emisferi più o meno uguali .

Il piano galattico è inclinato di circa 60° rispetto all'eclittica (il piano dell'orbita terrestre ). Relativamente all'equatore celeste, passa a nord fino alla costellazione di Cassiopea ea sud fino alla costellazione di Crux, indicando l'elevata inclinazione del piano equatoriale terrestre e del piano dell'eclittica, rispetto al piano galattico. Il polo galattico nord è situato all'ascensione retta 12 h 49 m, declinazione +27,4° ( B1950 ) vicino a β Comae Berenices, e il polo galattico sud è vicino ad α Sculptoris . A causa di questa elevata inclinazione, a seconda del periodo della notte e dell'anno, l'arco della Via Lattea può apparire relativamente basso o relativamente alto nel cielo. Per gli osservatori da latitudini comprese tra circa 65° nord e 65° sud, la Via Lattea passa direttamente sopra la testa due volte al giorno.

Storia astronomica

La forma della Via Lattea dedotta dai conteggi delle stelle di William Herschel nel 1785; il Sistema Solare è stato assunto vicino al centro

In Meteorologica, Aristotele (384–322 a.C.) afferma che i filosofi greci Anassagora ( c.  500–428 a.C.) e Democrito (460–370 a.C.) proposero che la Via Lattea fosse il bagliore delle stelle non direttamente visibile a causa dell'ombra della Terra, mentre altre stelle ricevono la loro luce dal Sole (ma hanno il loro bagliore oscurato dai raggi solari). Lo stesso Aristotele credeva che la Via Lattea facesse parte dell'atmosfera superiore della Terra (insieme alle stelle) e che fosse un sottoprodotto della combustione delle stelle che non si dissipava a causa della sua posizione più esterna nell'atmosfera (che componeva il suo cerchio massimo ). Il filosofo neoplatonico Olimpiodoro il Giovane ( c.  495-570 d.C. ) ha criticato questo punto di vista, sostenendo che se la Via Lattea fosse sublunare, dovrebbe apparire diversa in momenti e luoghi diversi sulla Terra e che dovrebbe avere parallasse, cosa che non ha . A suo avviso, la Via Lattea è celeste. Questa idea sarebbe stata influente in seguito nel mondo islamico .

L' astronomo persiano Abū Rayhān al-Bīrūnī (973–1048) ha proposto che la Via Lattea sia "una raccolta di innumerevoli frammenti della natura delle stelle nebulose ". L' astronomo andaluso Avempace ( d 1138) propose che la Via Lattea fosse composta da molte stelle ma sembra essere un'immagine continua a causa dell'effetto della rifrazione nell'atmosfera terrestre, citando la sua osservazione di una congiunzione di Giove e Marte nel 1106 o 1107 come prova. Secondo Jamil Ragep, l'astronomo persiano Naṣīr al-Dīn al-Ṭūsī (1201–1274) nel suo Tadhkira scrive: "La Via Lattea, cioè la Galassia, è formata da un numero molto grande di stelle piccole, strettamente raggruppate, che, a causa della loro concentrazione e piccolezza, sembrano chiazze torbide. Per questo è stato paragonato al colore del latte". Ibn Qayyim Al-Jawziyya (1292–1350) ha proposto che la Via Lattea sia "una miriade di minuscole stelle ammassate insieme nella sfera delle stelle fisse" e che queste stelle siano più grandi dei pianeti.

La prova della Via Lattea composta da molte stelle arrivò nel 1610 quando Galileo Galilei utilizzò un telescopio per studiare la Via Lattea e scoprì che è composta da un numero enorme di deboli stelle. In un trattato del 1755, Immanuel Kant, attingendo a un lavoro precedente di Thomas Wright, ipotizzò (correttamente) che la Via Lattea potesse essere un corpo rotante di un numero enorme di stelle, tenute insieme da forze gravitazionali simili al Sistema Solare ma su molte scale maggiori. Il disco di stelle risultante sarebbe visto come una fascia nel cielo dalla nostra prospettiva all'interno del disco. Wright e Kant hanno anche ipotizzato che alcune delle nebulose visibili nel cielo notturno potrebbero essere a loro volta "galassie" separate, simili alla nostra. Kant si riferiva sia alla Via Lattea che alle "nebulose extragalattiche" come "universi insulari", un termine ancora attuale fino agli anni '30.

Il primo tentativo di descrivere la forma della Via Lattea e la posizione del Sole al suo interno fu compiuto da William Herschel nel 1785 contando accuratamente il numero di stelle in diverse regioni del cielo visibile. Ha prodotto un diagramma della forma della Via Lattea con il Sistema Solare vicino al centro.

Nel 1845 Lord Rosse costruì un nuovo telescopio e riuscì a distinguere tra nebulose ellittiche e a forma di spirale. Riuscì anche a distinguere le singole fonti puntuali in alcune di queste nebulose, dando credito alla precedente congettura di Kant.

Fotografia della "Grande Nebulosa di Andromeda" del 1899, successivamente identificata come la Galassia di Andromeda

Nel 1904, studiando i moti propri delle stelle, Jacobus Kapteyn riferì che questi non erano casuali, come si credeva a quel tempo; le stelle potrebbero essere divise in due flussi, che si muovono in direzioni quasi opposte. Successivamente si è reso conto che i dati di Kapteyn erano stati la prima prova della rotazione della nostra galassia, che alla fine ha portato alla scoperta della rotazione galattica da parte di Bertil Lindblad e Jan Oort .

Nel 1917, Heber Curtis aveva osservato la nova S Andromedae all'interno della Grande Nebulosa Andromeda ( oggetto Messier 31). Cercando nella documentazione fotografica, ha trovato altre 11 novae . Curtis ha notato che queste novae erano, in media, 10 magnitudini più deboli di quelle che si sono verificate all'interno della Via Lattea. Di conseguenza, è stato in grado di elaborare una stima della distanza di 150.000 parsec. Divenne un sostenitore dell'ipotesi degli "universi insulari", secondo la quale le nebulose a spirale erano galassie indipendenti. Nel 1920 ebbe luogo il Grande Dibattito tra Harlow Shapley e Heber Curtis, riguardante la natura della Via Lattea, le nebulose a spirale e le dimensioni dell'Universo. Per supportare la sua affermazione che la Grande Nebulosa di Andromeda sia una galassia esterna, Curtis ha notato l'aspetto di corsie scure simili alle nubi di polvere nella Via Lattea, così come il significativo spostamento Doppler .

La controversia fu definitivamente risolta da Edwin Hubble all'inizio degli anni '20 utilizzando il telescopio Hooker da 2,5 m (100 pollici) dell'osservatorio Mount Wilson . Con il potere di raccolta della luce di questo nuovo telescopio, è stato in grado di produrre fotografie astronomiche che hanno risolto le parti esterne di alcune nebulose a spirale come raccolte di singole stelle. È stato anche in grado di identificare alcune variabili Cefeidi che potrebbe utilizzare come benchmark per stimare la distanza dalle nebulose. Ha scoperto che la Nebulosa di Andromeda è a 275.000 parsec dal Sole, troppo distante per far parte della Via Lattea.

Astrografia

Mappa della Via Lattea con le costellazioni che attraversano il piano galattico in ogni direzione e le note componenti prominenti annotate tra cui bracci principali, speroni, barra, nucleo/rigonfiamento, nebulose notevoli e ammassi globulari .
Una vista a tutto cielo delle stelle della Via Lattea e delle galassie vicine, basata sul primo anno di osservazioni dal satellite Gaia, da luglio 2014 a settembre 2015. La mappa mostra la densità delle stelle in ogni porzione del cielo. Le regioni più luminose indicano concentrazioni più dense di stelle. Le regioni più scure del Piano Galattico corrispondono a dense nubi di gas e polvere interstellari che assorbono la luce delle stelle.

La navicella spaziale dell'ESA Gaia fornisce stime della distanza determinando la parallasse di un miliardo di stelle e sta mappando la Via Lattea con quattro rilasci pianificati di mappe nel 2016, 2018, 2021 e 2024. Uno studio nel 2020 ha concluso che Gaia ha rilevato un movimento oscillante della galassia, che potrebbe essere causato da " coppie dovute a un disallineamento dell'asse di rotazione del disco rispetto all'asse principale di un alone non sferico, o da materia accumulata nell'alone acquisita durante l'autunno inoltrato, o da galassie satelliti vicine e interagenti e loro maree conseguenti”.

Posizione e quartiere di Sun

Posizione del Sistema Solare all'interno della Via Lattea
Schema della Via Lattea con la posizione del Sistema Solare contrassegnata da una freccia gialla e un punto rosso nel braccio di Orione . Il punto copre all'incirca l'ambiente più ampio del Sistema Solare, lo spazio tra le strutture lineari Radcliffe Wave e Split (precedentemente la Cintura di Gould ).
Primo piano artistico del braccio di Orione con le caratteristiche principali delle strutture lineari Radcliffe Wave e Split e con il Sistema Solare circondato dalle caratteristiche celesti su larga scala più vicine alla superficie della Bolla Locale a una distanza di 400-500 anni luce .

Il Sole è vicino al bordo interno del braccio di Orione, all'interno del Fluff Locale della Bolla Locale, tra le strutture lineari Radcliffe Wave e Split (precedentemente Gould Belt ). Sulla base degli studi sulle orbite stellari attorno a Sgr A* di Gillessen et al. (2016), il Sole si trova a una distanza stimata di 27,14 ± 0,46 kly (8,32 ± 0,14 kpc) dal Centro Galattico. Boehle et al. (2016) hanno trovato un valore più piccolo di 25,64 ± 0,46 kly (7,86 ± 0,14 kpc), anche utilizzando un'analisi dell'orbita stellare. Il Sole si trova attualmente a 5–30 parsec (16–98 ly) al di sopra, oa nord, del piano centrale del disco galattico. La distanza tra il braccio locale e il braccio successivo, il Perseus Arm, è di circa 2.000 parsec (6.500 ly). Il Sole, e quindi il Sistema Solare, si trova nella zona abitabile galattica della Via Lattea .

Ci sono circa 208 stelle più luminose della magnitudine assoluta 8,5 all'interno di una sfera con un raggio di 15 parsec (49 ly) dal Sole, dando una densità di una stella per 69 parsec cubi, o una stella per 2.360 anni luce cubi (da List delle stelle luminose più vicine ). D'altra parte, ci sono 64 stelle conosciute (di qualsiasi grandezza, senza contare 4 nane brune ) entro 5 parsec (16 ly) dal Sole, dando una densità di circa una stella per 8,2 parsec cubici, o una per 284 luce cubica -anni (da Elenco delle stelle più vicine ). Ciò illustra il fatto che ci sono molte più stelle deboli rispetto a quelle luminose: nell'intero cielo ci sono circa 500 stelle più luminose della magnitudine apparente 4 ma 15,5 milioni di stelle più luminose della magnitudine apparente 14.

L'apice della via del Sole, o l' apice solare, è la direzione in cui il Sole viaggia attraverso lo spazio nella Via Lattea. La direzione generale del moto galattico del Sole è verso la stella Vega vicino alla costellazione di Ercole, ad un angolo di circa 60 gradi del cielo rispetto alla direzione del Centro Galattico. L'orbita del Sole attorno alla Via Lattea dovrebbe essere approssimativamente ellittica con l'aggiunta di perturbazioni dovute ai bracci a spirale galattici e alle distribuzioni di massa non uniformi. Inoltre, il Sole attraversa il piano galattico circa 2,7 volte per orbita. Questo è molto simile a come funziona un semplice oscillatore armonico senza termine di forza di trascinamento (smorzamento). Fino a poco tempo si pensava che queste oscillazioni coincidessero con i periodi di estinzione di massa delle forme di vita sulla Terra. Una nuova analisi degli effetti del transito del Sole attraverso la struttura a spirale basata sui dati sulla CO non è riuscita a trovare una correlazione.

Il sistema solare impiega circa 240 milioni di anni per completare un'orbita della Via Lattea (un anno galattico ), quindi si pensa che il Sole abbia completato 18-20 orbite durante la sua vita e 1/1250 di rivoluzione dall'origine dell'uomo . La velocità orbitale del Sistema Solare rispetto al centro della Via Lattea è di circa 220 km/s (490.000 mph) ovvero lo 0,073% della velocità della luce . Il Sole si muove attraverso l'eliosfera a 84.000 km/h (52.000 mph). A questa velocità, il Sistema Solare impiega circa 1.400 anni per percorrere una distanza di 1 anno luce, o 8 giorni per percorrere 1 UA ( unità astronomica ). Il Sistema Solare è diretto nella direzione della costellazione zodiacale dello Scorpione, che segue l'eclittica.

Quadranti galattici

Diagramma della posizione del Sole nella Via Lattea, gli angoli rappresentano le longitudini nel sistema di coordinate galattiche .

Un quadrante galattico, o quadrante della Via Lattea, si riferisce a uno dei quattro settori circolari nella divisione della Via Lattea. Nella pratica astronomica, la delineazione dei quadranti galattici si basa sul sistema di coordinate galattiche, che pone il Sole come origine del sistema di mappatura .

I quadranti sono descritti utilizzando gli ordinali, ad esempio "1° quadrante galattico", "secondo quadrante galattico" o "terzo quadrante della Via Lattea". Osservando dal polo nord galattico con 0° (zero gradi) come raggio che corre partendo dal Sole e attraverso il Centro Galattico, i quadranti sono:


Quadrante Galattico

Longitudine galattica
(ℓ)

Riferimento
0° ≤ ℓ ≤ 90°
90° ≤ ℓ ≤ 180°
180° ≤ ℓ ≤ 270°

270° ≤ ℓ ≤ 360°
(360° ≅ 0°)

con la longitudine galattica (ℓ) crescente in senso antiorario ( rotazione positiva ) vista da nord del centro galattico (un punto di vista distante diverse centinaia di migliaia di anni luce dalla Terra in direzione della costellazione della Chioma di Berenice ); se visto da sud del centro galattico (un punto di vista similmente distante nella costellazione dello Scultore ), aumenterebbe in senso orario ( rotazione negativa ).

Dimensioni e massa

Si pensa che la struttura della Via Lattea sia simile a questa galassia ( UGC 12158 ripreso da Hubble )

La Via Lattea è la seconda galassia più grande del Gruppo Locale (dopo la Galassia di Andromeda ), con il suo disco stellare di circa 170.000–200.000 anni luce (52–61 kpc) di diametro e, in media, di circa 1.000 ly (0,3 kpc) ) di spessore. Per confrontare la scala fisica relativa della Via Lattea, se il Sistema Solare fino a Nettuno avesse le dimensioni di un quarto degli Stati Uniti (24,3 mm (0,955 pollici)), la Via Lattea sarebbe approssimativamente delle dimensioni degli Stati Uniti contigui . C'è un filamento di stelle ad anello che si increspa sopra e sotto il piano galattico relativamente piatto, avvolgendo la Via Lattea con un diametro di 150.000–180.000 anni luce (46–55 kpc), che potrebbe essere parte della stessa Via Lattea .

Un profilo schematico della Via Lattea.
Abbreviazioni: PNL/SPG: poli nord e sud galattici

La Via Lattea è di circa 890 miliardi a 1,54 trilioni di volte la massa del Sole in totale (8,9 × 10Da 11 a 1,54 × 1012 masse solari), anche se stelle e pianeti ne costituiscono solo una piccola parte. Le stime della massa della Via Lattea variano a seconda del metodo e dei dati utilizzati. Il limite inferiore dell'intervallo di stima è 5,8 × 1011 masse solari ( M☉ ), un po' meno di quella della Galassia di Andromeda . Le misurazioni utilizzando il Very Long Baseline Array nel 2009 hanno rilevato velocità fino a 254 km / s (570.000 mph) per le stelle al bordo esterno della Via Lattea. Poiché la velocità orbitale dipende dalla massa totale all'interno del raggio orbitale, ciò suggerisce che la Via Lattea è più massiccia, eguagliando all'incirca la massa della Galassia di Andromeda a 7 × 1011 M entro 160.000 ly (49 kpc) dal suo centro. Nel 2010, una misurazione della velocità radiale delle stelle alone ha rilevato che la massa racchiusa entro 80 kilo parsec è 7 × 1011 M . Secondo uno studio pubblicato nel 2014, la massa dell'intera Via Lattea è stimata in 8,5 × 1011 M , ma questa è solo la metà della massa della Galassia di Andromeda. Una recente stima di massa per la Via Lattea è 1,29 × 1012 M .

Gran parte della massa della Via Lattea sembra essere materia oscura, una forma di materia sconosciuta e invisibile che interagisce gravitazionalmente con la materia ordinaria. Si ipotizza che un alone di materia oscura si diffonda in modo relativamente uniforme a una distanza superiore a cento kiloparsec (kpc) dal Centro Galattico. I modelli matematici della Via Lattea suggeriscono che la massa della materia oscura è 1–1,5 × 1012 M . Studi recenti indicano un intervallo di massa, grande quanto 4,5 × 1012 M e piccolo come 8 × 1011 M . In confronto, la massa totale di tutte le stelle della Via Lattea è stimata tra 4,6 × 1010 M e 6,43 × 1010 M . Oltre alle stelle, c'è anche gas interstellare, comprendente il 90% di idrogeno e il 10% di elio in massa, con due terzi dell'idrogeno che si trova in forma atomica e il restante un terzo come idrogeno molecolare . La massa del gas interstellare della Via Lattea è compresa tra il 10% e il 15% della massa totale delle sue stelle. La polvere interstellare rappresenta un ulteriore 1% della massa totale del gas.

Nel marzo 2019, gli astronomi hanno riferito che la massa della Via Lattea è di 1,5 trilioni di masse solari entro un raggio di circa 129.000 anni luce, più del doppio di quanto determinato in studi precedenti, e suggerendo che circa il 90% della massa di la galassia è materia oscura .

Contenuti

Vista panoramica a 360 gradi della Via Lattea (un mosaico assemblato di fotografie) di ESO, il centro galattico è al centro della vista, con il nord galattico in alto
Rendering a 360 gradi della Via Lattea utilizzando i dati Gaia EDR3 che mostrano gas interstellare, polvere retroilluminata dalle stelle (le macchie principali etichettate in nero; le etichette bianche sono le principali macchie luminose di stelle ). L'emisfero sinistro è rivolto verso il centro galattico, l'emisfero destro è rivolto verso l'anticentro galattico.

La Via Lattea contiene tra 100 e 400 miliardi di stelle e almeno altrettanti pianeti. Una cifra esatta dipenderebbe dal conteggio del numero di stelle di massa molto piccola, che sono difficili da rilevare, specialmente a distanze superiori a 300 ly (90 pc) dal Sole. A titolo di confronto, la vicina Galassia di Andromeda contiene circa un trilione (10 12 ) di stelle. La Via Lattea può contenere dieci miliardi di nane bianche, un miliardo di stelle di neutroni e cento milioni di buchi neri stellari . A riempire lo spazio tra le stelle c'è un disco di gas e polvere chiamato mezzo interstellare . Questo disco ha un raggio almeno paragonabile alle stelle, mentre lo spessore dello strato di gas varia da centinaia di anni luce per il gas più freddo a migliaia di anni luce per il gas più caldo.

Il disco di stelle nella Via Lattea non ha uno spigolo vivo oltre il quale non ci sono stelle. Piuttosto, la concentrazione di stelle diminuisce con la distanza dal centro della Via Lattea. Per ragioni non comprese, oltre un raggio di circa 40.000 anni luce (13 kpc) dal centro, il numero di stelle per parsec cubico diminuisce molto più velocemente con il raggio. Intorno al disco galattico c'è un alone galattico sferico di stelle e ammassi globulari che si estende più all'esterno, ma è limitato nelle dimensioni dalle orbite di due satelliti della Via Lattea, la Grande e la Piccola Nube di Magellano, il cui avvicinamento più vicino al Centro Galattico è di circa 180.000 ly (55 kpc). A questa distanza o oltre, le orbite della maggior parte degli oggetti alone sarebbero interrotte dalle Nubi di Magellano. Quindi, tali oggetti verrebbero probabilmente espulsi dalle vicinanze della Via Lattea. La magnitudine visiva assoluta integrata della Via Lattea è stimata intorno a -20,9.

Sia il microlensing gravitazionale che le osservazioni del transito planetario indicano che potrebbero esserci almeno tanti pianeti legati alle stelle quante sono le stelle nella Via Lattea, e le misurazioni del microlensing indicano che ci sono più pianeti canaglia non vincolati a ospitare stelle di quante ne siano stelle. La Via Lattea contiene almeno un pianeta per stella, risultando in 100-400 miliardi di pianeti, secondo uno studio del gennaio 2013 sul sistema stellare a cinque pianeti Kepler-32 condotto dall'osservatorio spaziale Kepler . Una diversa analisi dei dati di Kepler del gennaio 2013 ha stimato che almeno 17 miliardi di esopianeti delle dimensioni della Terra risiedono nella Via Lattea. Il 4 novembre 2013, gli astronomi hanno riferito, sulla base dei dati della missione spaziale Kepler, che potrebbero esserci fino a 40 miliardi di pianeti delle dimensioni della Terra in orbita nelle zone abitabili di stelle simili al Sole e nane rosse all'interno della Via Lattea. 11 miliardi di questi pianeti stimati potrebbero essere in orbita attorno a stelle simili al Sole. L'esopianeta più vicino potrebbe trovarsi a 4,2 anni luce di distanza, in orbita attorno alla nana rossa Proxima Centauri, secondo uno studio del 2016. Tali pianeti delle dimensioni della Terra potrebbero essere più numerosi dei giganti gassosi. Oltre agli esopianeti, sono state rilevate anche " esocomete ", comete al di là del Sistema Solare, che potrebbero essere comuni nella Via Lattea. Più recentemente, nel novembre 2020, si stima che nella Via Lattea esistano oltre 300 milioni di esopianeti abitabili.

Struttura

Panoramica dei diversi elementi della struttura complessiva della Via Lattea.
Una macchia scura circondata da un anello giallo arancio a forma di ciambella
Buco nero supermassiccio Sagittario A* ripreso dal telescopio Event Horizon in onde radio. La macchia scura centrale è l'ombra del buco nero, che è più grande dell'orizzonte degli eventi .
Bagliori di raggi X luminosi provenienti dal Sagittario A* (riquadro) al centro della Via Lattea, come rilevato dall'Osservatorio a raggi X Chandra .
L'impressione artistica di come apparirebbe la Via Lattea da diversi punti di vista: da linee di vista di taglio, la struttura a forma di guscio di arachidi, da non confondere con il rigonfiamento centrale della galassia, è evidente; visto dall'alto, appare chiaramente la stretta barra centrale che è responsabile di questa struttura, così come molti bracci a spirale e le relative nuvole di polvere

La Via Lattea è costituita da una regione centrale a forma di barra circondata da un disco deformato di gas, polvere e stelle. La distribuzione di massa all'interno della Via Lattea ricorda da vicino il tipo Sbc nella classificazione di Hubble, che rappresenta le galassie a spirale con braccia avvolte relativamente liberamente. Gli astronomi iniziarono per la prima volta a ipotizzare che la Via Lattea fosse una galassia a spirale barrata, piuttosto che una normale galassia a spirale, negli anni '60. Queste congetture sono state confermate dalle osservazioni dello Spitzer Space Telescope nel 2005 che hanno mostrato che la barra centrale della Via Lattea era più grande di quanto si pensasse in precedenza.

Centro Galattico

Il Sole si trova a 25.000–28.000 ly (7,7–8,6 kpc) dal Centro Galattico. Questo valore viene stimato utilizzando metodi geometrici o misurando oggetti astronomici selezionati che fungono da candele standard, con tecniche diverse che producono vari valori all'interno di questo intervallo approssimativo. Nei pochi kiloparsec interni (circa 10.000 anni luce di raggio) c'è una densa concentrazione di stelle per lo più vecchie in una forma approssimativamente sferoidale chiamata rigonfiamento . È stato proposto che la Via Lattea sia priva di un rigonfiamento a causa di una collisione e fusione tra galassie precedenti, e che invece abbia solo uno pseudobulge formato dalla sua barra centrale. Tuttavia, la confusione in letteratura tra la struttura a forma di (guscio di arachidi) creata dalle instabilità nella barra, rispetto a un possibile rigonfiamento con un raggio di semiluce previsto di 0,5 kpc, abbonda.

Il Centro Galattico è caratterizzato da un'intensa sorgente radio denominata Sagittario A* (pronunciato Sagittario A-stella ). Il movimento del materiale attorno al centro indica che il Sagittario A* ospita un oggetto massiccio e compatto. Questa concentrazione di massa è meglio spiegata come un buco nero supermassiccio (SMBH) con una massa stimata di 4,1-4,5 milioni di volte la massa del Sole . Il tasso di accrescimento dell'SMBH è coerente con un nucleo galattico inattivo, stimato intorno a1 × 10 −5 M all'anno. Le osservazioni indicano che ci sono SMBH situati vicino al centro della maggior parte delle galassie normali.

La natura della barra della Via Lattea è attivamente dibattuta, con stime per la sua mezza lunghezza e orientamento che vanno da 1 a 5 kpc (3.000–16.000 ly) e 10–50 gradi rispetto alla linea di vista dalla Terra al Centro Galattico. Alcuni autori sostengono che la Via Lattea presenta due barre distinte, una incastonata nell'altra. Tuttavia, le stelle di tipo RR Lyrae non tracciano una barra galattica prominente. La barra può essere circondata da un anello chiamato "anello da 5 kpc" che contiene una grande frazione dell'idrogeno molecolare presente nella Via Lattea, così come la maggior parte dell'attività di formazione stellare della Via Lattea . Visto dalla Galassia di Andromeda, sarebbe l'elemento più luminoso della Via Lattea. L'emissione di raggi X dal nucleo è allineata con le stelle massicce che circondano la barra centrale e la cresta galattica .

Raggi gamma e raggi X

Dal 1970, varie missioni di rilevamento di raggi gamma hanno scoperto raggi gamma di 511 keV provenienti dalla direzione generale del centro galattico. Questi raggi gamma sono prodotti da positroni (antielettroni) che si annientano con gli elettroni . Nel 2008 è stato riscontrato che la distribuzione delle sorgenti dei raggi gamma assomiglia alla distribuzione delle binarie a raggi X di piccola massa, sembrando indicare che queste binarie a raggi X stanno inviando positroni (ed elettroni) nello spazio interstellare dove rallentano e annientare. Le osservazioni sono state effettuate sia dai satelliti della NASA che dell'ESA . Nel 1970 i rivelatori di raggi gamma hanno scoperto che la regione di emissione era larga circa 10.000 anni luce con una luminosità di circa 10.000 soli.

Illustrazione delle due gigantesche bolle
di raggi X / raggi gamma (blu-viola) della Via Lattea (al centro)

Nel 2010 sono state rilevate due gigantesche bolle sferiche ad alta energia con emissione gamma a nord ea sud del nucleo della Via Lattea, utilizzando i dati del telescopio spaziale a raggi gamma Fermi . Il diametro di ciascuna delle bolle è di circa 25.000 anni luce (7,7 kpc) (o circa 1/4 del diametro stimato della galassia); si estendono fino a Gru e alla Vergine nel cielo notturno dell'emisfero australe. Successivamente, le osservazioni con il Parkes Telescope a radiofrequenze hanno identificato l'emissione polarizzata associata alle bolle di Fermi. Queste osservazioni sono interpretate al meglio come un deflusso magnetizzato guidato dalla formazione stellare nelle 640 ly centrali (200 pc) della Via Lattea.

Successivamente, il 5 gennaio 2015, la NASA ha riferito di aver osservato un bagliore di raggi X 400 volte più luminoso del solito, un record, dal Sagittario A*. L'evento insolito potrebbe essere stato causato dalla rottura di un asteroide caduto nel buco nero o dall'aggrovigliamento di linee di campo magnetico all'interno del gas che scorre nel Sagittario A*.

Bracci a spirale

Al di fuori dell'influenza gravitazionale della barra galattica, la struttura del mezzo interstellare e delle stelle nel disco della Via Lattea è organizzata in quattro bracci a spirale. I bracci a spirale contengono tipicamente una maggiore densità di gas e polvere interstellari rispetto alla media galattica, nonché una maggiore concentrazione di formazione stellare, come tracciato dalle regioni H II e dalle nubi molecolari .

La struttura a spirale della Via Lattea è incerta e attualmente non c'è consenso sulla natura delle braccia della Via Lattea. Perfetti schemi a spirale logaritmica descrivono solo grossolanamente le caratteristiche vicino al Sole, perché le galassie hanno comunemente braccia che si ramificano, si fondono, si attorcigliano inaspettatamente e presentano un grado di irregolarità. Il possibile scenario del Sole all'interno di uno sperone/braccio locale sottolinea quel punto e indica che tali caratteristiche probabilmente non sono uniche ed esistono altrove nella Via Lattea. Le stime dell'angolo di inclinazione delle braccia vanno da circa 7° a 25°. Si pensa che ci siano quattro bracci a spirale che iniziano tutti vicino al centro della Via Lattea. Questi sono chiamati come segue, con le posizioni delle braccia mostrate nell'immagine qui sotto:

Struttura osservata (linee normali) ed estrapolata (linee tratteggiate) dei bracci a spirale della Via Lattea, vista da nord della galassia: la galassia ruota in senso orario in questa vista. Le linee grigie che si irradiano dalla posizione del Sole (in alto al centro) elencano le abbreviazioni di tre lettere delle costellazioni corrispondenti
Colore Braccia)
turchese Vicino a 3 kpc Arm e Perseus Arm
blu Norma e braccio esterno (insieme all'estensione scoperta nel 2004)
verde Braccio Scutum-Centaurus
rosso Braccio Carina-Sagittario
Ci sono almeno due braccia o speroni più piccoli, tra cui:
arancia Orione-Cygnus Arm (che contiene il Sole e il Sistema Solare)
Spitzer rivela ciò che non può essere visto nella luce visibile: stelle più fredde (blu), polvere riscaldata (tonalità rossastra) e Sgr A* come una macchia bianca brillante nel mezzo.
Concezione artistica della struttura a spirale della Via Lattea con due grandi bracci stellari e una barra.

Due bracci a spirale, il braccio Scutum-Centaurus e il braccio Carina-Sagittarius, hanno punti tangenti all'interno dell'orbita del Sole attorno al centro della Via Lattea. Se questi bracci contengono una densità eccessiva di stelle rispetto alla densità media delle stelle nel disco galattico, sarebbe rilevabile contando le stelle vicino al punto di tangenza. Due indagini di luce nel vicino infrarosso, sensibile principalmente alle giganti rosse e non interessata dall'estinzione della polvere, hanno rilevato la prevista sovrabbondanza nel braccio Scutum–Centaurus ma non nel braccio Carina–Sagittarius: il braccio Scutum–Centaurus contiene circa il 30% più giganti rosse di quanto ci si aspetterebbe in assenza di un braccio a spirale. Questa osservazione suggerisce che la Via Lattea possiede solo due grandi bracci stellari: il braccio Perseo e il braccio Scutum-Centaurus. Il resto delle braccia contiene gas in eccesso ma non stelle vecchie in eccesso. Nel dicembre 2013, gli astronomi hanno scoperto che la distribuzione delle giovani stelle e delle regioni di formazione stellare corrisponde alla descrizione della spirale a quattro bracci della Via Lattea. Pertanto, la Via Lattea sembra avere due bracci a spirale tracciati da vecchie stelle e quattro bracci a spirale tracciati da gas e giovani stelle. La spiegazione di questa apparente discrepanza non è chiara.

I cluster rilevati da WISE sono stati utilizzati per tracciare i bracci a spirale della Via Lattea.

Il Near 3 kpc Arm (chiamato anche Expanding 3 kpc Arm o semplicemente il 3 kpc Arm ) è stato scoperto negli anni '50 dall'astronomo van Woerden e collaboratori attraverso misurazioni radio di 21 centimetri di HI ( idrogeno atomico ). Si è scoperto che si stava espandendo lontano dal rigonfiamento centrale a più di 50 km/s . Si trova nel quarto quadrante galattico a una distanza di circa 5,2 kpc dal Sole e 3,3 kpc dal Centro Galattico . Il braccio Far 3 kpc è stato scoperto nel 2008 dall'astronomo Tom Dame (Harvard-Smithsonian CfA). Si trova nel primo quadrante galattico a una distanza di 3 kpc (circa 10.000 ly ) dal Centro Galattico.

Una simulazione pubblicata nel 2011 ha suggerito che la Via Lattea potrebbe aver ottenuto la sua struttura a braccio a spirale a seguito di ripetute collisioni con la Galassia ellittica nana del Sagittario .

È stato suggerito che la Via Lattea contenga due diversi schemi a spirale: uno interno, formato dal braccio del Sagittario, che ruota velocemente e uno esterno, formato dalle braccia di Carina e Perseo, la cui velocità di rotazione è più lenta e le cui braccia sono strettamente ferita. In questo scenario, suggerito da simulazioni numeriche della dinamica dei diversi bracci a spirale, il pattern esterno formerebbe uno pseudoring esterno e i due pattern sarebbero collegati dal braccio del Cygnus.

La lunga nuvola molecolare filamentosa soprannominata "Nessie" probabilmente forma una densa "spina dorsale" del braccio Scutum-Centarus

Al di fuori dei principali bracci a spirale si trova il Monoceros Ring (o Outer Ring), un anello di gas e stelle strappato da altre galassie miliardi di anni fa. Tuttavia, diversi membri della comunità scientifica hanno recentemente ribadito la loro posizione affermando che la struttura del Monoceros non è altro che una densità eccessiva prodotta dallo spesso disco svasato e deformato della Via Lattea. La struttura del disco della Via Lattea è deformata lungo una curva ad "S" .

Alone

Il disco galattico è circondato da un alone sferoidale di vecchie stelle e ammassi globulari, di cui il 90% si trova entro 100.000 anni luce (30 kpc) dal Centro Galattico. Tuttavia, alcuni ammassi globulari sono stati trovati più lontano, come PAL 4 e AM 1 a più di 200.000 anni luce dal Centro Galattico. Circa il 40% degli ammassi della Via Lattea si trovano su orbite retrograde, il che significa che si muovono nella direzione opposta rispetto alla rotazione della Via Lattea. Gli ammassi globulari possono seguire orbite a rosetta attorno alla Via Lattea, in contrasto con l' orbita ellittica di un pianeta attorno a una stella.

Sebbene il disco contenga polvere che oscura la vista in alcune lunghezze d'onda, la componente dell'alone no. La formazione stellare attiva avviene nel disco (soprattutto nei bracci a spirale, che rappresentano aree ad alta densità), ma non nell'alone, poiché c'è poco gas freddo per collassare nelle stelle. I cluster aperti si trovano anche principalmente nel disco.

Le scoperte all'inizio del 21° secolo hanno aggiunto dimensione alla conoscenza della struttura della Via Lattea. Con la scoperta che il disco della Galassia di Andromeda (M31) si estende molto più lontano di quanto si pensasse, è evidente la possibilità che il disco della Via Lattea si estenda più lontano, e ciò è supportato dalle prove della scoperta dell'estensione del braccio esterno del Cygnus Arm e di analoga estensione del braccio Scutum–Centaurus . Con la scoperta della Galassia ellittica nana del Sagittario è arrivata la scoperta di un nastro di detriti galattici mentre l'orbita polare della nana e la sua interazione con la Via Lattea la fanno a pezzi. Allo stesso modo, con la scoperta della Galassia Nana Canis Major, si è scoperto che un anello di detriti galattici dalla sua interazione con la Via Lattea circonda il disco galattico.

Lo Sloan Digital Sky Survey del cielo settentrionale mostra una struttura enorme e diffusa (distribuita su un'area circa 5.000 volte la dimensione di una luna piena) all'interno della Via Lattea che non sembra adattarsi ai modelli attuali. La collezione di stelle sorge quasi perpendicolare al piano dei bracci a spirale della Via Lattea. La probabile interpretazione proposta è che una galassia nana si stia fondendo con la Via Lattea. Questa galassia è provvisoriamente chiamata Virgo Stellar Stream e si trova in direzione della Vergine a circa 30.000 anni luce (9 kpc) di distanza.

Alone gassoso

Oltre all'alone stellare, l' Osservatorio a raggi X Chandra, XMM-Newton e Suzaku hanno fornito prove dell'esistenza di un alone gassoso con una grande quantità di gas caldo. L'alone si estende per centinaia di migliaia di anni luce, molto più lontano dell'alone stellare e vicino alla distanza delle Grandi e Piccole Nubi di Magellano . La massa di questo alone caldo è quasi equivalente alla massa della Via Lattea stessa. La temperatura di questo gas alone è compresa tra 1 e 2,5 milioni di K (1,8 e 4,5 milioni di ° F).

Le osservazioni di galassie lontane indicano che l'Universo aveva circa un sesto della materia barionica (ordinaria) della materia oscura quando aveva solo pochi miliardi di anni. Tuttavia, solo circa la metà di quei barioni è rappresentata nell'Universo moderno sulla base delle osservazioni di galassie vicine come la Via Lattea. Se viene confermata la scoperta che la massa dell'alone è paragonabile alla massa della Via Lattea, potrebbe trattarsi dell'identità dei barioni mancanti attorno alla Via Lattea.

Rotazione galattica

Curva di rotazione della galassia per la Via Lattea: l'asse verticale è la velocità di rotazione attorno al centro galattico; l'asse orizzontale è la distanza dal centro galattico in kpcs; il sole è contrassegnato da una pallina gialla; la curva della velocità di rotazione osservata è blu; la curva prevista in base alla massa stellare e al gas nella Via Lattea è rossa; dispersione nelle osservazioni approssimativamente indicata da barre grigie, la differenza è dovuta alla materia oscura

Le stelle e il gas nella Via Lattea ruotano attorno al suo centro in modo differenziale, il che significa che il periodo di rotazione varia a seconda della posizione. Come è tipico per le galassie a spirale, la velocità orbitale della maggior parte delle stelle della Via Lattea non dipende fortemente dalla loro distanza dal centro. Lontano dal rigonfiamento centrale o dal bordo esterno, la tipica velocità orbitale stellare è compresa tra 210 ± 10 km/s (470.000 ± 22.000 mph). Quindi il periodo orbitale della stella tipica è direttamente proporzionale solo alla lunghezza del percorso percorso. Questo è diverso dalla situazione all'interno del Sistema Solare, dove domina la dinamica gravitazionale a due corpi e orbite diverse hanno velocità significativamente diverse ad esse associate. La curva di rotazione (mostrata in figura) descrive questa rotazione. Verso il centro della Via Lattea le velocità dell'orbita sono troppo basse, mentre oltre 7 kpcs le velocità sono troppo alte per corrispondere a quanto ci si aspetterebbe dalla legge di gravitazione universale.

Se la Via Lattea contenesse solo la massa osservata in stelle, gas e altra materia barionica (ordinaria), la velocità di rotazione diminuirebbe con la distanza dal centro. Tuttavia, la curva osservata è relativamente piatta, indicando che esiste una massa aggiuntiva che non può essere rilevata direttamente con la radiazione elettromagnetica. Questa incoerenza è attribuita alla materia oscura. La curva di rotazione della Via Lattea concorda con la curva di rotazione universale delle galassie a spirale, la migliore prova dell'esistenza della materia oscura nelle galassie. In alternativa, una minoranza di astronomi propone che una modifica della legge di gravità possa spiegare la curva di rotazione osservata.

Formazione

Storia

La Via Lattea iniziò come una o più piccole sovradensità nella distribuzione di massa nell'Universo subito dopo il Big Bang . Alcune di queste sovradensità erano i semi di ammassi globulari in cui si formarono le più antiche stelle rimaste in quella che oggi è la Via Lattea. Quasi la metà della materia nella Via Lattea potrebbe provenire da altre galassie lontane. Tuttavia, queste stelle e questi ammassi ora comprendono l'alone stellare della Via Lattea. Entro pochi miliardi di anni dalla nascita delle prime stelle, la massa della Via Lattea era abbastanza grande da ruotare in modo relativamente rapido. A causa della conservazione del momento angolare, ciò ha portato il mezzo gassoso interstellare a collassare da una forma approssimativamente sferoidale a un disco. Pertanto, le generazioni successive di stelle si sono formate in questo disco a spirale. Si osserva che la maggior parte delle stelle più giovani, incluso il Sole, si trovano nel disco.

Da quando le prime stelle hanno iniziato a formarsi, la Via Lattea è cresciuta sia attraverso fusioni di galassie (in particolare all'inizio della crescita della Via Lattea) sia attraverso l'accrescimento di gas direttamente dall'alone galattico. La Via Lattea sta attualmente accumulando materiale da diverse piccole galassie, comprese due delle sue più grandi galassie satelliti, la Grande e la Piccola Nube di Magellano, attraverso la Corrente di Magellano . L'accrescimento diretto di gas si osserva nelle nubi ad alta velocità come la nuvola di Smith . Simulazioni cosmologiche indicano che, 11 miliardi di anni fa, si è fusa con una galassia particolarmente grande che è stata etichettata come il Kraken . Tuttavia, le proprietà della Via Lattea come la massa stellare, il momento angolare e la metallicità nelle sue regioni più esterne suggeriscono che non abbia subito fusioni con grandi galassie negli ultimi 10 miliardi di anni. Questa mancanza di recenti grandi fusioni è insolita tra galassie a spirale simili; la sua vicina, la Galassia di Andromeda, sembra avere una storia più tipica modellata da fusioni più recenti con galassie relativamente grandi.

Secondo recenti studi, la Via Lattea e la Galassia di Andromeda si trovano in quella che nel diagramma colore-magnitudo della galassia è conosciuta come la "valle verde", una regione popolata da galassie in transizione dalla "nuvola blu" (galassie che si formano attivamente nuove stelle) alla "sequenza rossa" (galassie prive di formazione stellare). L'attività di formazione stellare nelle galassie della valle verde sta rallentando poiché esauriscono il gas di formazione stellare nel mezzo interstellare. Nelle galassie simulate con proprietà simili, la formazione stellare si sarà tipicamente estinta entro circa cinque miliardi di anni da oggi, anche tenendo conto del previsto aumento a breve termine del tasso di formazione stellare dovuto alla collisione tra la Via Lattea e l'Andromeda Galassia. In effetti, le misurazioni di altre galassie simili alla Via Lattea suggeriscono che è tra le galassie a spirale più rosse e luminose che stanno ancora formando nuove stelle ed è solo leggermente più blu delle galassie della sequenza rossa più blu.

Età e storia cosmologica

Confronto del cielo notturno con il cielo notturno di un ipotetico pianeta all'interno della Via Lattea 10 miliardi di anni fa, a un'età di circa 3,6 miliardi di anni e 5 miliardi di anni prima della formazione del Sole.

Gli ammassi globulari sono tra gli oggetti più antichi della Via Lattea, che quindi fissano un limite inferiore all'età della Via Lattea. L'età delle singole stelle nella Via Lattea può essere stimata misurando l'abbondanza di elementi radioattivi a vita lunga come il torio-232 e l'uranio-238, quindi confrontando i risultati con le stime della loro abbondanza originale, una tecnica chiamata nucleocosmocronologia . Questi producono valori di circa 12,5 ± 3 miliardi di anni per CS 31082-001 e 13,8 ± 4 miliardi di anni per BD +17° 3248 . Una volta formata una nana bianca, inizia a subire un raffreddamento radiativo e la temperatura superficiale diminuisce costantemente. Misurando le temperature della più fredda di queste nane bianche e confrontandole con la loro temperatura iniziale prevista, è possibile effettuare una stima dell'età. Con questa tecnica, l'età dell'ammasso globulare M4 è stata stimata in 12,7 ± 0,7 miliardi di anni . Le stime dell'età del più antico di questi cluster forniscono una stima più adatta di 12,6 miliardi di anni e un limite superiore di confidenza del 95% di 16 miliardi di anni.

Nel novembre 2018, gli astronomi hanno riportato la scoperta di una delle stelle più antiche dell'universo . Di circa 13,5 miliardi di anni, 2MASS J18082002-5104378 B è una minuscola stella ultra povera di metalli (UMP) composta quasi interamente da materiali rilasciati dal Big Bang ed è forse una delle prime stelle. La scoperta della stella nella Via Lattea suggerisce che la galassia potrebbe essere almeno 3 miliardi di anni più vecchia di quanto si pensasse.

Diverse stelle singole sono state trovate nell'alone della Via Lattea con età misurate molto vicine all'età di 13,80 miliardi di anni dell'Universo . Nel 2007, una stella nell'alone galattico, HE 1523-0901, è stata stimata avere circa 13,2 miliardi di anni. Essendo il più antico oggetto conosciuto nella Via Lattea a quel tempo, questa misurazione poneva un limite inferiore all'età della Via Lattea. Questa stima è stata effettuata utilizzando lo spettrografo UV-Visual Echelle del Very Large Telescope per misurare le forze relative delle righe spettrali causate dalla presenza di torio e altri elementi creati dal processo R. Le forze della linea producono abbondanze di diversi isotopi elementari, da cui è possibile ricavare una stima dell'età della stella utilizzando la nucleocosmocronologia . Un'altra stella, HD 140283, ha 14,5 ± 0,7 miliardi di anni.

Secondo le osservazioni che utilizzano l'ottica adattiva per correggere la distorsione atmosferica terrestre, le stelle nel rigonfiamento della galassia risalgono a circa 12,8 miliardi di anni.

Anche l'età delle stelle nel disco sottile galattico è stata stimata utilizzando la nucleocosmocronologia. Le misurazioni delle stelle del disco sottile forniscono una stima che il disco sottile si sia formato 8,8 ± 1,7 miliardi di anni fa. Queste misurazioni suggeriscono che ci sia stata una pausa di quasi 5 miliardi di anni tra la formazione dell'alone galattico e il disco sottile. Una recente analisi delle firme chimiche di migliaia di stelle suggerisce che la formazione stellare potrebbe essere diminuita di un ordine di grandezza al momento della formazione del disco, da 10 a 8 miliardi di anni fa, quando il gas interstellare era troppo caldo per formare nuove stelle alla stessa velocità come prima.

Le galassie satelliti che circondano la Via Lattea non sono distribuite casualmente ma sembrano essere il risultato della rottura di un sistema più grande che produce una struttura ad anello di 500.000 anni luce di diametro e 50.000 anni luce di larghezza. Incontri ravvicinati tra galassie, come quello previsto tra 4 miliardi di anni con la Galassia di Andromeda strappano enormi code di gas, che, nel tempo, possono fondersi per formare galassie nane in un anello ad un angolo arbitrario rispetto al disco principale.

Quartiere intergalattico

Diagramma delle galassie nel Gruppo Locale rispetto alla Via Lattea
La posizione del Gruppo Locale all'interno del Supercluster di Laniakea

La Via Lattea e la Galassia di Andromeda sono un sistema binario di galassie a spirale giganti appartenenti a un gruppo di 50 galassie strettamente legate note come Gruppo Locale, circondate da un Vuoto Locale, a sua volta parte del Foglio Locale e a sua volta del Superammasso della Vergine . Intorno al Superammasso della Vergine ci sono una serie di vuoti, privi di molte galassie, il Microscopium Void a "nord", lo Sculptor Void a "sinistra", il Bootes Void a "destra" e il Canes-Major Void a " Sud". Questi vuoti cambiano forma nel tempo, creando strutture filamentose di galassie. Il Superammasso della Vergine, ad esempio, viene attratto dal Grande Attrattore, che a sua volta fa parte di una struttura più grande, chiamata Laniakea .

Due galassie più piccole e un certo numero di galassie nane nel Gruppo Locale orbitano attorno alla Via Lattea. La più grande di queste è la Grande Nube di Magellano con un diametro di 14.000 anni luce. Ha una compagna intima, la Piccola Nube di Magellano . La Corrente di Magellano è un flusso di gas idrogeno neutro che si estende da queste due piccole galassie attraverso 100° del cielo. Si pensa che il flusso sia stato trascinato dalle Nubi di Magellano in interazioni di marea con la Via Lattea. Alcune delle galassie nane in orbita attorno alla Via Lattea sono Canis Major Dwarf (la più vicina), Sagittarius Dwarf Elliptical Galaxy, Ursa Minor Dwarf, Sculptor Dwarf, Sextans Dwarf, Fornax Dwarf e Leo I Dwarf . Le più piccole galassie nane della Via Lattea hanno un diametro di soli 500 anni luce. Questi includono Carina Dwarf, Draco Dwarf e Leo II Dwarf . Potrebbero esserci ancora galassie nane non rilevate che sono legate dinamicamente alla Via Lattea, il che è supportato dal rilevamento di nove nuovi satelliti della Via Lattea in una zona relativamente piccola del cielo notturno nel 2015. Ci sono anche alcune galassie nane che hanno già stato assorbito dalla Via Lattea, come il capostipite di Omega Centauri .

Nel 2014 i ricercatori hanno riferito che la maggior parte delle galassie satelliti della Via Lattea si trovano in un disco molto grande e orbitano nella stessa direzione. Questa è stata una sorpresa: secondo la cosmologia standard, le galassie satelliti dovrebbero formarsi in aloni di materia oscura e dovrebbero essere ampiamente distribuite e muoversi in direzioni casuali. Questa discrepanza non è ancora completamente spiegata.

Nel gennaio 2006, i ricercatori hanno riferito che la curvatura finora inspiegabile nel disco della Via Lattea è stata ora mappata e si è scoperto che è un'increspatura o vibrazione creata dalle Nubi di Magellano Grande e Piccola mentre orbitano attorno alla Via Lattea, causando vibrazioni quando esse passare attraverso i suoi bordi. In precedenza, queste due galassie, a circa il 2% della massa della Via Lattea, erano considerate troppo piccole per influenzare la Via Lattea. Tuttavia, in un modello al computer, il movimento di queste due galassie crea una scia di materia oscura che amplifica la loro influenza sulla più grande Via Lattea.

Le misurazioni attuali suggeriscono che la Galassia di Andromeda si sta avvicinando a noi a una velocità compresa tra 100 e 140 km/s (da 220.000 a 310.000 mph). Tra 3 e 4 miliardi di anni, potrebbe esserci una collisione tra Andromeda e Via Lattea, a seconda dell'importanza di componenti laterali sconosciute per il movimento relativo delle galassie. Se si scontrano, la possibilità che singole stelle si scontrino tra loro è estremamente bassa, ma invece le due galassie si fonderanno per formare un'unica galassia ellittica o forse una grande galassia a disco nel corso di circa un miliardo di anni.

Velocità

Sebbene la relatività speciale affermi che non esiste un sistema di riferimento inerziale "preferito" nello spazio con cui confrontare la Via Lattea, la Via Lattea ha una velocità rispetto ai sistemi di riferimento cosmologici .

Uno di questi quadri di riferimento è il flusso di Hubble, i movimenti apparenti degli ammassi di galassie dovuti all'espansione dello spazio . Le singole galassie, inclusa la Via Lattea, hanno velocità peculiari rispetto al flusso medio. Pertanto, per confrontare la Via Lattea con il flusso di Hubble, si deve considerare un volume sufficientemente grande in modo che l'espansione dell'Universo domini su moti locali e casuali. Un volume sufficientemente grande significa che il movimento medio delle galassie all'interno di questo volume è uguale al flusso di Hubble. Gli astronomi ritengono che la Via Lattea si muova a circa 630 km/s (1.400.000 mph) rispetto a questo sistema di riferimento locale in movimento. La Via Lattea si sta muovendo nella direzione generale del Grande Attrattore e di altri ammassi di galassie, incluso il superammasso di Shapley, dietro di esso. Il Gruppo Locale (un ammasso di galassie legate gravitazionalmente contenente, tra le altre, la Via Lattea e la Galassia di Andromeda) fa parte di un superammasso chiamato Superammasso Locale, centrato vicino all'Ammasso della Vergine : sebbene si stiano allontanando l'uno dall'altro a 967 km /s (2.160.000 mph) come parte del flusso di Hubble, questa velocità è inferiore a quanto ci si aspetterebbe data la distanza di 16,8 milioni di pc dovuta all'attrazione gravitazionale tra il Gruppo Locale e l'Ammasso della Vergine.

Un altro quadro di riferimento è fornito dal fondo cosmico a microonde (CMB). La Via Lattea si sta muovendo a 552 ± 6 km/s (1.235.000 ± 13.000 mph) rispetto ai fotoni della CMB, verso 10,5 di ascensione retta, -24° di declinazione ( epoca J2000, vicino al centro di Hydra ). Questo movimento è osservato da satelliti come il Cosmic Background Explorer (COBE) e la Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) come contributo dipolo al CMB, poiché i fotoni in equilibrio nel frame CMB vengono spostati verso il blu nella direzione del movimento e si è spostato in rosso nella direzione opposta.

Guarda anche

Appunti

Riferimenti

Ulteriori letture

link esterno