La missione Gaia dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) ha messo in luce una nuova, particolare dinamica nella nostra Galassia: un’onda verticale di stelle, che si propaga dalla regione centrale verso le zone esterne del disco galattico.
Da decenni sappiamo che la Via Lattea ruota attorno al proprio centro e che il suo disco è deformato in quella che viene chiamata warp, cioè una curvatura del disco verso l’alto da un lato e verso il basso dall’altro. Tuttavia, i nuovi dati di Gaia rivelano che questa deformazione non è statica. Al contrario, si comporta come un’onda in movimento, una vera oscillazione che coinvolge vaste regioni del disco galattico, ben oltre la posizione del Sole.
Analizzando le distanze, le posizioni tridimensionali e i moti di centinaia di migliaia di stelle, in particolare giovani giganti e stelle variabili come le Cefeidi, il team guidato da Eloisa Poggio dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) ha evidenziato che questa onda verticale si estende almeno tra 30 000 e 65 000 anni luce dal centro galattico. In pratica, è come se nel disco galattico fosse stato lanciato un sasso: la superficie (le stelle) reagisce con un’onda che si propaga verso l’esterno. Ma da dove viene, questa onda?
Un’onda verticale nel disco galattico
Le osservazioni di Gaia, combinando la misura delle posizioni spaziali (x, y, z) e dei moti (velocità radiale, moto proprio in longitudine e latitudine), permettono di visualizzare il fenomeno da prospettive “dall’alto” e “di taglio”.
Osservando la galassia “dall’alto”, cioè come se la guardassimo da fuori in direzione perpendicolare al disco, l’onda appare come un’alternanza di zone in cui le stelle si trovano sopra (in rosso) o sotto (in blu) il piano centrale della Via Lattea. Se invece la guardiamo “di lato”, come in una sezione verticale, vediamo che il disco è incurvato: da un lato si piega verso l’alto, dall’altro verso il basso. Questa è la curvatura già nota, chiamata warp. A questa deformazione si aggiunge ora l’oscillazione verticale scoperta da Gaia, visibile come un’ulteriore ondulazione sovrapposta al disco.
I dati di Gaia mostrano anche che le stelle si muovono verticalmente non nel punto in cui si trovano più in alto o più in basso, ma in una zona leggermente spostata. In pratica, la loro velocità massima verso l’alto o verso il basso non coincide con il punto più alto o più basso dell’onda.
Questo comportamento è tipico delle onde in propagazione. Un buon esempio è quello delle onde sull’acqua: le particelle del liquido non si muovono solo su e giù, ma seguono traiettorie più complesse, come piccoli cerchi. Allo stesso modo, anche nel disco galattico, le stelle sembrano non essere ferme in una struttura ondulata, ma rispondere a un movimento che si propaga lungo il disco, proprio come se fossero “trasportate” da un’onda.
Per mappare con precisione questo fenomeno, i ricercatori hanno studiato in particolare due tipi di stelle: giganti giovani e Cefeidi. Le Cefeidi sono fondamentali, perché la loro luminosità variabile permette di calcolare con precisione la distanza, anche su scale molto ampie. Dato che queste stelle seguono il movimento dell’onda, gli scienziati ipotizzano che anche il gas del disco galattico partecipi all’oscillazione. In questo caso, le stelle nate da quel gas manterrebbero nel loro moto la “memoria” del movimento iniziale del materiale da cui sono nate.
Da dove viene l’onda?
Attualmente, la causa dell’onda rimane incerta. Una delle ipotesi è che la grande onda sia stata causata da un incontro passato con una piccola galassia vicina. Questa galassia, oggi forse già assorbita o ancora in fase di fusione con la Via Lattea, potrebbe aver esercitato una forza gravitazionale sufficiente a disturbare il disco galattico, creando una specie di “scossa” che ha poi generato le oscillazioni osservate.
Un’altra possibilità è che l’origine dell’onda sia interna alla galassia stessa: ad esempio, instabilità nel gas del disco o movimenti irregolari su larga scala potrebbero aver dato origine a vibrazioni che si sono trasmesse anche alle stelle. In entrambi i casi, ciò che vediamo oggi sarebbe il risultato di un evento avvenuto milioni, o anche miliardi di anni fa, ma che ha lasciato una traccia ancora visibile nella struttura e nel moto delle stelle del disco.
Se l’onda è reale e stabile, ha implicazioni importanti per la dinamica galattica: la struttura del disco non è una superficie rigida, ma un sistema fluido che reagisce a perturbazioni su grande scala. Ciò impatterebbe modelli di formazione e evoluzione galattica, compresa la distribuzione del gas, la formazione stellare e la stabilità dinamica su miliardi di anni.
Il prossimo grande passo sarà il Data Release 4 di Gaia, in cui saranno inclusi dati migliorati anche per le stelle variabili come le Cefeidi. Questi dati permetteranno mappe più dettagliate, essenziali per discriminare fra modelli concorrenti sull’origine dell’onda. In futuro, simulazioni numeriche di dinamica galattica integrate con i dati osservativi potranno testare se l’onda è temporanea o persistente, e se fenomeni locali come l’onda stessa si intrecciano con onde più piccole o altre strutture del disco.
