Abbiamo una nuova super mappa della Via Lattea

Da circa sette anni, a un milione e mezzo di chilometri dalla Terra c’è un satellite che instancabilmente lavora per catalogare buona parte di ciò che vede nella Via Lattea, la nostra galassia. Il satellite si chiama Gaia, fa parte del programma scientifico dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) e il 3 dicembre ha reso possibile la pubblicazione di un nuovo catalogo astronomico con dettagli senza precedenti, che nei prossimi anni consentirà agli astronomi di fare nuove scoperte non solo sul nostro vicinato cosmico, ma sulla storia in generale dell’Universo.

Gaia
Il satellite Gaia ha una forma che ricorda un poco un sombrero: il corpo centrale è un cilindro montato su un disco. Ruota molto lentamente su se stesso e, grazie a due telescopi identici, può osservare più volte le stesse stelle, per tracciarne gli spostamenti.

L’obiettivo primario della missione di Gaia è proprio quello di rilevare la posizione e la velocità di quasi 2 miliardi di stelle, costruendo via via una mappa tridimensionale sempre più accurata della Via Lattea. Negli anni scorsi, il satellite aveva consentito di ottenere già un paio di mappe, ma grazie ai dati da poco pubblicati nel nuovo catalogo “EDR3” (Early Data Release 3) gli astronomi hanno ora a disposizione misure molto più accurate sulla posizione e il moto di oltre 1,8 miliardi di stelle. Tra un paio di anni, il catalogo sarà aggiornato con un’ulteriore serie di dati a completamento di questa terza pubblicazione.

Tutto in movimento
Per farsi un’idea della portata e dell’importanza del lavoro di Gaia, occorre fare qualche passo indietro e un poco di ginnastica mentale. Di solito pensiamo al nostro sistema solare come a qualcosa di semplice e sostanzialmente statico: otto pianeti e altri corpi celesti che orbitano intorno al Sole, sempre fisso nello stesso punto. Su una scala relativamente piccola (in termini astronomici) è così, ma se potessimo allargare il nostro punto di vista, vedremmo che il Sole si muove eccome, orbitando intorno al centro della Via Lattea, dal quale dista circa 26mila anni luce.

Il Sole impiega circa 220 milioni di anni per fare un giro completo intorno al centro galattico, portandosi con sé la Terra, gli altri pianeti e i corpi celesti del sistema solare. Anche le altre stelle fanno qualcosa di analogo, spostandosi in tempi per noi enormi e su distanze talmente gigantesche da essere quasi inimmaginabili.

Astrometria
Lo studio di questi movimenti rientra nell’astrometria, la parte dell’astronomia dedicata alla misurazione delle posizioni, delle distanze e dei movimenti delle stelle, dei pianeti e degli altri corpi celesti. È una scienza antica, convenzionalmente fatta risalire a Ipparco di Nicea, astronomo dell’antica Grecia che oltre 2mila anni fa completò un primo catalogo stellare, basato su quanto apparissero luminose le stelle (magnitudine apparente) dal suo punto di osservazione sulla Terra.

In un certo senso, Gaia è un Ipparco dei giorni nostri, solo molto più preciso e con un punto di osservazione privilegiato nello Spazio profondo, dove subisce meno disturbi dovuti alla presenza dell’atmosfera terrestre e alla vicinanza di alcune fonti estremamente luminose come il Sole.

La nuova mappa
L’immagine qui sotto riassume visivamente l’enorme catalogo messo insieme da Gaia. Non è una fotografia della nostra galassia per come intendiamo normalmente una foto: è una composizione di tutti gli oggetti rilevati dal satellite, collocati a seconda delle loro coordinate e delle distanze misurate dalla missione. La forma ellittica (proiezione di Hammer) è dovuta alla necessità di rappresentare in due dimensioni un oggetto sostanzialmente sferico, un po’ come avviene con i planisferi che rappresentano la Terra.

La parte più chiara che taglia orizzontalmente a metà l’immagine è data dalla maggior concentrazione di stelle, dovuta alla forma a spirale della nostra galassia. La Via Lattea è composta da un nucleo attraversato da una sorta di barra, dalla quale si dipartono i bracci di spirale. Noi – la Terra, con il resto del Sistema solare – ci troviamo in uno di questi bracci. Verso i suoi poli, la Via Lattea è meno luminosa, come evidente anche dal margine superiore e inferiore dell’immagine.

I due punti chiari in basso a destra sono le Nubi di Magellano, due galassie di minori dimensioni che orbitano intorno alla Via Lattea. Nel suo lavoro di catalogazione, infatti, Gaia ha anche rilevato una grande quantità di galassie che si trovano oltre la nostra: la loro misurazione è importante non solo per poterle studiare, ma anche per avere punti di riferimento più in profondità, importanti per calcolare distanza e moto delle stelle nella Via Lattea.

Gaia ha identificato 1,6 milioni di quasar, il cuore di galassie molto lontane che appaiono luminose a causa dell’attività dei buchi neri supermassicci al loro centro. Combinando insieme queste misurazioni con quelle realizzate nella Via Lattea, i ricercatori hanno punti di riferimento a sufficienza per calcolare i movimenti delle stelle intorno al centro della nostra galassia.

Il satellite Gaia fornisce i dati, ma naturalmente serve poi qualcuno in grado di trarne informazioni. Il lavoro di analisi e di conferma della validità dei dati viene effettuato dal Data Processing and Analysis Consortium (DPAC), una collaborazione di oltre 400 scienziati e informatici europei che si occupano di elaborare, calibrare, analizzare e infine pubblicare il catalogo.

È un lavoro enorme che negli ultimi anni ha assorbito buona parte degli esperti in astrometria in Europa, e che in Italia riguarda progetti coordinati dall’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) e dall’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), con le sue strutture di Torino (dove c’è il coordinamento nazionale), Bologna, Firenze, Padova, Teramo, Catania, Napoli e Roma.

Vicinato
Mentre si occupavano di verificare il catalogo, i ricercatori hanno derivato un set completo di informazioni su circa 330mila stelle che si trovano nei pressi del Sole, sempre in termini astronomici: parliamo di una distanza entro i 100 parsec, più di 300 anni luce, cioè circa 20 milioni di volte la distanza media tra la Terra e il Sole (che è di circa 150 milioni di chilometri). Il set offre dettagli sulla distribuzione nello Spazio di queste stelle, sui loro moti e su altre caratteristiche, colmando le conoscenze finora ridotte su questa porzione della Via Lattea.

Il catalogo fornito da Gaia è già oggi il più completo e dettagliato catalogo astrometrico stellare mai realizzato, ma diventerà ancora più preciso tra poco meno di due anni, quando sarà integrato con un nuovo set molto ampio di dati; la nuova versione comprenderà anche un catalogo molto esteso sugli asteroidi del Sistema solare.

Come già avvenuto in passato, anche in questa occasione l’ESA ha messo a disposizione i dati forniti dal DPAC, in modo che tutti i ricercatori possano utilizzarli senza limitazioni.

Gaia nel frattempo continuerà a contare le stelle, almeno fino alla fine del 2025.