Questa mappa della Via Lattea trasformerà l’astronomia

L’Agenzia Spaziale Europea ha diffuso la più dettagliata mappa mai realizzata della Via Lattea, la nostra galassia, con l’osservazione di oltre 1,7 miliardi di stelle. È stata realizzata dal satellite Gaia, dal 2013 in orbita a grande distanza dalla Terra. I dati saranno la base di molte delle prossime scoperte sulla formazione della galassia e su come si è evoluta nel corso di miliardi di anni. Dopo 22 mesi passati a raccogliere informazioni su ciò che abbiamo intorno, Gaia ha reso possibile la costruzione di una mappa tridimensionale di grandi porzioni della Via Lattea, che mostra anche come si muovono 1,3 miliardi di stelle, un risultato mai ottenuto prima con questi livelli di precisione.

Trattandosi del posto in cui viviamo, verrebbe da pensare che la nostra galassia fosse già stata mappata da tempo nella sua interezza, ma in realtà le cose sono rese un filo più complicate dalle dimensioni. La Via Lattea è gigantesca: ha un diametro tra i 100mila e i 180mila anni luce, a seconda delle stime e dei calcoli effettuati finora; significa che persino la luce – che viaggia nel vuoto a quasi 300mila chilometri al secondo – impiega almeno 100mila anni per percorrerla da un capo all’altro. Oltre a essere molto grande, la Via Lattea contiene una quantità sorprendente di stelle: almeno 100 miliardi (alcune stime dicono che siano quattro volte tanto). Osservarla tutta, standoci peraltro dentro come nel nostro caso, non è semplice perché molte sue zone sono nascoste da densi strati di polveri e gas interstellari.

I sensori di Gaia riescono a tracciare i movimenti delle stelle, rilevando i loro cambiamenti di posizione tra un’osservazione e l’altra. Sapendo come si muove una stella nel presente, gli astronomi possono risalire ai suoi movimenti nel passato, costruendo simulazioni che arrivano a oltre 13 miliardi di anni fa, quando l’Universo era ancora ai suoi primordi. Questa archeologia delle galassie permette di scoprire da quali punti hanno avuto origine stelle con particolari caratteristiche, in modo da capire come fossero distribuiti gli elementi chimici che portarono alla loro nascita e a quella dei pianeti, compreso il nostro.

Gaia riesce inoltre a misurare con grande precisione le distanze, sfruttando la parallasse. Per farvi un’idea di come funziona, provate a tenere un dito davanti alla faccia e a chiudere un occhio. Guardate dove si trova il vostro dito in relazione alle altre cose nel vostro campo visivo, ora fate la stessa cosa, ma con l’altro occhio. Noterete che il vostro dito appare in una posizione diversa, anche se non lo avete mosso. Se alternate un occhio con l’altro velocemente e intanto muovete il dito a diverse distanze dalla faccia, noterete che sembra spostarsi di più quando è vicino al vostro viso rispetto a quando è più lontano. La parallasse è questa cosa e in astronomia può essere sfruttata per calcolare le distanze.

Prendiamo come esempio l’orbita della Terra intorno al Sole, come suggerisce lo schema qui sotto dell’ESA. Ogni sei mesi circa, la Terra compie metà della propria orbita, quindi semplificando si trova da una parte o dall’altra del Sole. Queste due posizioni equivalgono ai nostri occhi nell’esperimento di osservazione, ma invece del dito il soggetto osservato è una stella. Questa apparirà in due posizioni diverse rispetto allo sfondo delle altre stelle più distanti. Misurando questo spostamento, cioè l’angolo di parallasse, e conoscendo la distanza tra la Terra e il Sole, gli astronomi possono usare la trigonometria per determinare l’effettiva distanza della stella dal punto in cui viene osservata.

Il problema è che rispetto al nostro dito, il movimento apparente tra i due punti di osservazione è minimo e servono quindi sistemi molto precisi per calcolarlo. Gaia riesce a farlo con estrema precisione e come non era mai stato possibile prima. Il suo livello di precisione è tale che per alcune stelle molto luminose equivale all’essere capaci di notare dalla Terra una moneta da un euro sulla superficie della Luna. Misurazioni così precise rendono possibile separare la parallasse dal vero movimento delle stelle attraverso la galassia.

Nel 2016 la missione Gaia aveva già diffuso un primo set di dati che conteneva informazioni su oltre un miliardo di stelle, ma con rilevazioni sul movimento di solo due milioni di queste. Servì per mostrare le capacità del satellite e per consentire ai ricercatori di familiarizzare con i nuovi dati. L’iniziativa raccolse un grande successo e portò alla produzione di numerose ricerche scientifiche: si stima che in questi due anni sia stata praticamente pubblicata una nuova ricerca ogni giorno con informazioni e calcoli basati sui dati di Gaia.

Avere informazioni su 1,7 miliardi di stelle comporta la necessità di produrre sistemi automatici con algoritmi per il calcolo delle loro caratteristiche, soprattutto riferite al movimento. Nei prossimi anni gli astronomi saranno quindi impegnati su numerosi fronti e i dati di Gaia riemergeranno spesso nelle loro ricerche. Tra gli obiettivi ci sono un calcolo più accurato della distribuzione della massa nella Via Lattea, per capire dove è più densa, in modo da valutare meglio le sue interazioni gravitazionali con ciò che le sta intorno, come altre galassie satellite più piccole.

Le variazioni periodiche della luminosità delle stelle rilevate da Gaia potranno essere usate per scoprire l’esistenza di nuovi esopianeti, cioè pianeti esterni al nostro sistema solare che orbitando intorno alla loro stella le passano periodicamente davanti rendendola meno luminosa all’osservatore, in questo caso il satellite dell’ESA. I dati potranno essere usati per trovare conferme ad altri studi, a cominciare da quelli che ipotizzano che l’Universo sia in costante espansione.

Riavvicinandoci alla Terra, Gaia ha raccolto anche informazioni importanti per chi si occupa dello studio del nostro sistema solare. Il satellite ha reso possibile la creazione di un set di dati su 14mila asteroidi, con informazioni fino a 100 volte più accurate sui loro movimenti orbitali, rispetto a precedenti misurazioni. Anche se si stima che di asteroidi ce ne siano più di 750mila, queste informazioni permetteranno di catalogare meglio questi corpi celesti e capire come si influenzano gli uni con gli altri. In questo modo i ricercatori confidano di trovare nuovi indizi sui processi che portarono alla formazione dei pianeti rocciosi, come il nostro.

Mentre astronomi, astrofisici e cosmologi saranno al lavoro su questi dati, Gaia continuerà a raccogliere nuove informazioni sullo Spazio galattico. I responsabili della missione hanno già pensato ad alcuni accorgimenti per migliorare le osservazioni, soprattutto delle stelle più luminose. Dati ancora più accurati saranno diffusi nel 2020, rendendo possibili chissà quali nuove scoperte sulla galassia che ci ospita.