Gaia, la mappa del cielo

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Abbiamo incontrato all'Osservatorio di Parigi gli astronomi che lavorano per Gaia, una missione eccezionale che ha già mappato oltre un miliardo di stelle della nostra galassia, per cercare di risolvere alcuni dei misteri della Via Lattea.

L'astronomo francese Frédéric Arenou è uno delle centinaia di scienziati impegnati a studiare la colossale mole di dati inviati dal telescopio spaziale Gaia.

La missione ha da poco pubblicato il più ricco catalogo di stelle mai realizzato. La speranza è che contribuisca a colmare alcune delle grandi lacune che abbiamo nella conoscenza della Via Lattea, dice Arenou mostrandoci un'immagine della nostra galassia: "La Via Lattea è lunga 100 mila anni luce, e noi ci troviamo all'incirca a 26 mila anni luce dal centro. La conosciamo molto male, e naturalmente questa è un'immagine artistica. Non sappiamo quanti bracci la compongano né dove si formino le stelle. Gaia ce lo dirà".

​In effetti gli scienziati sperano che Gaia ci dica molte cose. Il telescopio spaziale dell'Esa ha effettuato misurazioni ad alta precisione su 1,7 miliardi di stelle. Oltre 10 mila volte di più rispetto alle misurazioni della precedente missione dell'Esa, Hipparcos.

È un momento chiave nella storia dell'astronomia, si esalta Arenou, perché "Tutt'a un tratto abbiamo a disposizione un enorme campionario di oggetti di cui conosciamo distanza e luminosità. E a partire dalla luminosità potremo dedurne le proprietà fisiche che abbiamo cercato di estrapolare in passato con altri metodi. D'improvviso, bam, abbiamo una risposta!"

​Poter disporre di un catalogo stellare di questo tipo è un vecchio sogno per gli astronomi.​

Il progetto internazionale Carte du Ciel, avviato proprio qui all'Osservatorio di Parigi nel 1887, fu un tentativo rivoluzionario, che permise di produrre carte celesti di migliaia di stelle con le risorse dell'epoca.

Oggi gli astronomi hanno a disposizione un telescopio da un miliardo di pixel che ruota nel vuoto dello spazio.

"Gaia si trova a 1,5 milioni di chilometri dalla Terra - ci informa la project manager Chantal Panem - ed è allineato su un asse Sole-Terra-Gaia. Ruota su se stesso ogni sei ore, ed è in grado di effettuare diversi movimenti in modo da poter osservare tutta la Galassia. Fra qualche anno avremo una mappa completa del cielo. Gaia disponde di tre strumenti: un astrometro, che permette di misurare le posizioni; un fotometro, che serve a misurare i colori; e uno spettrometro per misurare le velocità radiali. La velocità radiale è la velocità con cui le stelle si allontanano e si avvicinano".

​Ed ecco il risultato: la nostra galassia vista dallo spazio. L'immagine più accurata della Via Lattea mai realizzata finora.

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Abbiamo chiesto all'astronomo finlandese Timo Prusti, che dirige l'équipe scientifica di Gaia, di illustrarci i dettagli: "Queste sono le reali misurazioni di Gaia. Stiamo misurando il numero di stelle che osserviamo in diversi punti del cielo. Vediamo una struttura appiattita, e questa è la nostra Via Lattea, è il disco della Via Lattea. Sopra il disco vediamo alcune macchie scure. Che cosa significa? Significa che in quei punti vediamo meno stelle. Ci sono più stelle, ma davanti alle stelle c'è della polvere, ed è per questo che non le vediamo".​

I dati di Gaia hanno permesso di estrapolare anche un'animaziona che ci mostra un punto di vista inedito della Via Lattea. Qui possiamo vedere come si muovono le stelle della nostra regione della galassia.

Osservando quest'animazione e studiando i dati, gli astronomi hanno già scoperto informazioni inattese.

"Abbiamo sempre pensato che la Via Lattea fosse un disco, con una struttura a spirale, in cui tutto ruotava meravigliosamente - spiega Prusti -. Ma quel che vediamo già attraverso questi primi dati è che le stelle, un po' al di là del nostro Sole, non si comportano davvero regolarmente come pensavamo. Sono disturbate, qualcosa ha perturbato la nostra galassia. Non sappiamo ancora cosa. Ma posso già prevedere che molti studi si concentreranno su quest'aspetto specifico".

Poter studiare passato, presente e futuro della nostra galassia, anche se solo da un punto di osservazione interno alla Via Lattea, è la via giusta per fare grandi scoperte in tutte le aree dell'astronomia.

François Mignard, uno dei padri fondatori della missione Gaia, spera che i nuovi dati permetteranno in particolare di rispondere a una delle grandi domande degli astronomi: quanti bracci ha realmente la spirale della nostra galassia? "Ci sono tutti gli ingredienti ora con questa raccolta di dati, con i movimenti e le distanze, per poter studiare i bracci - precisa -. Ma la domanda non è solo se ci siano o no dei bracci, ma anche: le stelle che li compongono sono diverse? Sono nate nello stesso momento? C'è una storia particolare dietro i bracci? Uno dei bracci non sarà il risultato di una fusione con una galassia esterna? È a queste domande che gli scienziati cercheranno di rispondere, e i dati di Gaia sono assolutamente fondamentali per questo tipo di studio".

​Ne sono passate di stelle sopra la cupola di quest'osservatorio da quando è stato fondato, 351 anni fa. Oggi i telescopi spaziali consentono misurazioni precise di oggetti distanti milioni di anni luce. E ci fanno vedere che sono tutti in movimento, dice Arenou: "Non c'è nulla di fisso, si muove tutto. Noi ruotiamo con la Terra attorno al sole a 30 chilometri al secondo. Fa 100 mila chilometri all'ora. E poi il sistema solare stesso si sposta all'interno della galassia a 230 chilometri al secondo. È colossale. E la nostra galassia a sua volta si trova in un 'gruppo locale' e si sposta all'interno di questo gruppo locale a 60 chilometri al secondo. E ancora, il gruppo locale si sposta a 600 chilometri al secondo, cioè circa 2 milioni di chilometri all'ora. È enorme. Tutto è in movimento!"

I dati resi pubblici dalla missione Gaia questa primavera segnano una pietra miliare nello studio della Via Lattea.

E non è finita qui: dal telescopio arrivano misurazioni 11 ore al giorno. I dati saranno disponibili all'inizio del prossimo decennio.