Ad astraIl nuovo e completo atlante della Via Lattea realizzato dall’ESA

La missione Gaia dell’agenzia spaziale europea non si limita a mappare la posizione delle stelle, ma raccoglie informazioni anche sulla temperatura e la composizione chimica. Gli astronomi di tutto il mondo potranno attingere a questo patrimonio condiviso

Spacecraft: ESA/ATG medialab; Milky Way: ESA/Gaia/DPAC; CC BY-SA 3.0 IGO. Acknowledgement: A. Moitinho.

È più di una guida galattica per autostoppisti. La missione Gaia dell’Agenzia spaziale europea (Esa), infatti, ha l’obiettivo di creare una mappa multidimensionale della Via Lattea. Siamo al terzo catalogo, ha uno spettro superiore ai primi due, usciti nel 2016 e nel 2018, perché racchiude i dati di 1,8 miliardi di stelle. Non si limita a mappare la loro posizione, ma raccoglie informazioni anche sulla temperatura e la composizione chimica, per studiare fenomeni come i «terremoti stellari», il ciclo di vita degli astri e l’evoluzione della nostra galassia. 

Gaia è stata lanciata nel dicembre 2013. La scadenza del 2018 è stata estesa, dovrà rimandare la pensione fino al 2025, con un test nel 2022. Come accade spesso, dietro al nome c’è un acronimo. Stava per «Global Astrometric Interferometer for Astrophysics», la sigla è rimasta anche se poi quello strumento – l’interferometro – non è stato montato. La navicella si trova a 1,5 milioni di chilometri da noi. È composta da tre moduli: a bordo, tra le altre cose, ha due telescopi ottici e un sistema che lavora come spettrometro e fotometro. Tra qualche riga capiremo meglio a cosa servono. C’è pure una telecamera da un miliardo di pixel.  

Si può immaginare il catalogo come una specie di dataset. Per le loro ricerche, gli astronomi potranno attingere a questa mole, un vero e proprio patrimonio condiviso, da esplorare attraverso uno sforzo collettivo. La comunità accademica attende queste informazioni perché sono più aggiornate e, soprattutto, sono le più precise di sempre. Già oggi verranno svelati i primi articoli scientifici redatti grazie alle osservazioni di Gaia. Il suo lascito sarà un contributo alla ricostruzione e all’evoluzione della Via Lattea in un arco temporale di miliardi di anni. 

In totale, i dati riguardano 1,8 miliardi di stelle. All’interno di questa cifra, sono stati classificati 1,5 miliardi di oggetti: significa che ora sappiamo di quale tipo di stella, o di galassia, si tratta. È un’espansione di una mappa, come detto, multidimensionale. Vuol dire che di ogni «punto» conosciamo qualcosa di più delle sue coordinate. La serie è il più ampio catalogo mai compilato di sistemi stellari binari, cioè composti da due astri. Ne ha censiti 813 mila, di ciascuno ha misurato la posizione, la distanza dalla Terra, la forma dell’orbita e la massa. 

Di 33 milioni di stelle è stata calcolata la velocità radiale, cioè la velocità con cui si avvicinano o allontanano da noi. Disponiamo di nuovi dettagli sulla temperatura, sul colore o sull’età. La spettroscopia permette di ricavare la composizione chimica. Questa tecnica scompone la luce: analizza lo spettro luminoso, come se fosse un arcobaleno in cui ciascun elemento chimico ha una sua specifica lunghezza d’onda (quella della luce che assorbe). Non solo possiamo riscontrare, e pesare, la presenza di azoto, magnesio, silicio, cromo, nichel, zirconio e così via. Possiamo anche stimare le condizioni di temperatura e pressione a cui si trova. 

Parametri come questi hanno reso possibili alcune scoperte. Una delle più suggestive sono i «terremoti stellari». Gaia non era stata concepita per osservarli, ma ha individuato dei piccoli movimenti sulla superficie delle stelle che ne modificano la forma. In passato, erano state notate oscillazioni radiali, cioè cicli di espansione e compressione all’interno della forma sferica. Ma la missione ha rintracciato anche «altre vibrazioni, più simili a tsunami su vasta scala», comunica l’Esa. 

Secondo le teorie attuali, queste stelle non dovrebbero subire movimenti non radiali così violenti. Potrebbe essere una prima smentita. «I terremoti stellari ci insegnano molto sulle stelle, in particolare sul loro funzionamento interno – Conny Aerts della belga KU Leuven, parte del consorzio della missione –. Gaia sta aprendo una miniera d’oro per la cosiddetta “astrosismologia” delle stelle massicce».

Se l’immagine delle “scosse telluriche” (virgolette d’obbligo) sugli astri vi ha colpito, non è finita qui. Il materiale di cui sono composte, che l’Esa chiama suggestivamente il «Dna delle stelle», può aiutarci a ricostruire dove sono nate e dove hanno viaggiato. Un indicatore è la concentrazione di metalli pesanti, che – al contrario di quelli leggeri, idrogeno ed elio, risalenti al Big Bang – vengono generati all’interno delle stelle. Quando muoiono, rilasciano questi metalli nel gas e nella polvere interstellare dai quali nasceranno nuove stelle. 

«Con Gaia, notiamo che alcune stelle della nostra galassia sono composte da materiale primordiale – spiega l’Esa –, mentre altre, come il nostro Sole, sono fatte di materia arricchita da generazioni precedenti di stelle. Le stelle più vicine al centro e al piano della nostra galassia sono più ricche di metalli rispetto a quelle che si trovano a distanze maggiori». Apparteniamo, insomma, a un sistema in continua evoluzione. Siamo figli delle stelle, come cantava Alan Sorrenti, ma non siamo i soli: pure le stelle sono figlie di loro simili. 

Un altro pregio di Gaia è che non concentra il suo sguardo solo sugli astri. La sua fotografia continua della volta celeste finisce per accorgersi di ciò che sta fra di loro, con una mappa della polvere da 3 milioni di pixel, e di oggetti al di fuori della Via Lattea. Anche in questo caso, l’ordine di grandezza è impressionante. Abbiamo appreso il colore e la composizione di 60 mila asteroidi del sistema solare; abbiamo rilevato la luminosità di 1,9 milioni di quasar, cioè buchi neri che acquisiscono massa, e di 2,9 milioni di galassie. 

«A differenza di altre missioni mirate a oggetti specifici, Gaia è una missione di ricerca – racconta lo scienziato dell’Esa Timo Prusti –. Ciò significa che, pur scandagliando più volte l’intero cielo con miliardi di stelle, è destinata a fare scoperte che ad altre missioni più specializzate sfuggirebbero. Questo è uno dei suoi punti di forza e non vediamo l’ora che la comunità astronomica analizzi i nuovi dati per scoprire sulla nostra galassia e sui suoi dintorni ancora più di quanto avremmo potuto immaginare». I risultati di oggi sono basati su dati raccolti tra il 25 luglio 2014 e il 28 maggio 2017. Non è mica finita qui.