Indagare la distribuzione e la storia passata dei residenti stellari della nostra galassia è particolarmente impegnativo, in quanto determinare l'età delle stelle non è affatto banale: le stelle di sequenza principale, con una massa simile ma di età diverse, si assomigliano molto; una analisi accurata delle righe spettrali può aiutare in questo senso, dato che le stelle formatesi recentemente tendono ad avere una percentuale maggiore di elementi più pesanti dell'idrogeno (la cosiddetta "metallicità"). Come metodo alternativo e più preciso, gli astronomi cercano di individuare gruppi di stelle vicine che si ritengono formate nello stesso istante, ma anche questo rappresenta un'ulteriore sfida, dal momento che le stelle non rimangono necessariamente a lungo nelle culle stellari in cui sono nate.
"Per identificare quali stelle si sono formate insieme, cerchiamo quelle che si muovono in modo simile", spiega Marina Kounkel della Western Washington University, USA, autrice principale del nuovo studio. "Sapevamo di alcuni di questi gruppi di stelle vicino al Sistema Solare, ma Gaia ci ha permesso di esplorare la Via Lattea in modo molto dettagliato fino a distanze molto maggiori, rivelandone molti di più."
Marina ha usato i dati del catalogo DR2 di Gaia per tracciare la struttura e l'attività di formazione stellare entro 1 kpc (oltre 3000 anni luce) attorno al Sistema Solare e l'analisi dei dati, basata su un algoritmo di apprendimento automatico, ha rivelato quasi 2000 cluster precedentemente non identificati e gruppi di stelle in movimento. Lo studio ha anche determinato l'età di centinaia di migliaia di stelle, rendendo possibile rintracciare le "famiglie" stellari e scoprire le loro disposizioni sorprendenti.
Le famiglie stellari formatesi meno di 30 milioni di anni fa, evidenziate in rosso in questa mappa della densità stellare osservata da Gaia in coordinate galattiche - Courtesy of M. Kounkel & K. Covey (2019) - Processing: Marco Di Lorenzo
Circa la metà di queste stelle si trova all'interno di lunghe configurazioni simili a stringhe, più massicce rispetto ai gruppi stellari e la cui forma, presumibilmente, rispecchia le caratteristiche delle gigantesche nebulose che le hanno originate; Marina aggiunge che "in genere pensavamo che le giovani stelle avrebbero lasciato i loro luoghi di nascita solo pochi milioni di anni dopo la loro formazione, perdendo completamente i legami con la loro famiglia originale, ma sembra che le stelle possano rimanere vicine ai loro fratelli per un periodo di qualche miliardo di anni".
La figura d'apertura mostra due viste delle strutture identificate come gruppi stellari (cerchi) e come stringhe (segmenti ricurvi). La vista a sinistra è quella sul piano galattico (disposto verticalmente) e appare schiacciata dato che il disco della Via Lattea, nei pressi del Sole, è più sottile di 1 kpc; quella a destra è una vista "dall'alto". L'assenza di strutture nei pressi del Sole (che è al centro) non è reale ma è un artefatto dell'algoritmo nel tracciare le configurazioni. I colori riflettono l'età di queste associazioni stellari: in viola quelle più vecchie (circa 1 miliardo di anni), in blu e verde quelle di età intermedia e in arancione e rosso quelle più giovani, poche centinaia di milioni di anni di età. Le linee sottili, invece, indicano la direzione e la velocità di queste famiglie (l'estremità di ogni segmento indica la posizione tra 5 milioni di anni).
Le stringhe sembrano anche essere orientate in modo non casuale rispetto alle braccia a spirale della nostra galassia, qualcosa che dipende dall'età delle stelle all'interno di una stringa. Ciò è particolarmente evidente per i filamenti più giovani, che comprendono stelle di età inferiore ai 100 milioni di anni e che tendono ad essere orientate ad angolo retto rispetto al braccio a spirale più vicino al nostro Sistema Solare.
Gli astronomi sospettano che le vecchie stringhe di stelle debbano essere state perpendicolari ai bracci a spirale che esistevano quando queste stelle si formarono, e che poi sono state rimescolate negli ultimi miliardi di anni.
"La vicinanza e l'orientamento delle stringhe più giovani rispetto agli attuali bracci a spirale della Via Lattea dimostrano che i filamenti più vecchi sono un'importante 'documentazione fossile' della struttura a spirale della nostra galassia", afferma il co-autore Kevin Covey, anche della Western Washington University. “La natura dei bracci a spirale è ancora dibattuta e non si sa se siano strutture stabili o dinamiche. Studiare queste stringhe più vecchie ci aiuterà a capire se le braccia sono per lo più statiche, o se si muovono o si dissipano e si riformano nel corso di alcune centinaia di milioni di anni, all'incirca il tempo impiegato dal Sole per orbitare attorno al centro galattico un un paio di volte."
