La Via Lattea è una galassia a spirale barrata con un diametro isofotale D25 stimato a 26,8 ± 1,1 kiloparsec (87.400 ± 3.600 anni luce) – eppure è spessa solo circa 1.000 anni luce nei bracci a spirale. Se appiattisci un disco così largo fino a quello spessore, le proporzioni diventano strane velocemente: la galassia in cui viviamo è molto più simile a un foglio che a una sfera.
Contiene stimatamente 100-400 miliardi di stelle e almeno altrettanti pianeti, tutti in orbita attorno a un centro comune che gli astronomi sono riusciti a fotografare direttamente solo nel 2022. Tra il disco visibile e il materiale invisibile che lo circonda, la Via Lattea è più strana e più grande della calma banda di luce che sembra essere da un cortile buio.
Dove Effettivamente Ci Troviamo
Il Sistema Solare si trova a un raggio di circa 27.000 anni luce (8,3 kpc) dal Centro Galattico, sul bordo interno del Braccio di Orione, una delle concentrazioni a forma di spirale di gas e polvere che si snodano attraverso il disco. Questo ci colloca ben lontano dal centro affollato e prima del vero bordo – un indirizzo abbastanza ordinario in una galassia di centinaia di miliardi di stelle.
Lontano dal rigonfiamento centrale o dal bordo esterno, la velocità orbitale stellare tipica è tra 200 e 220 km/s. Ogni stella in quella zona intermedia, incluso il Sole, sta circondando il Centro Galattico a quel ritmo approssimativamente, tutte bloccate nella stessa orbita lunga e silenziosa.
Un Buco Nero Che Abbiamo Finalmente Fotografato
Le stelle nel 10.000 anni luce più interno della Via Lattea formano un rigonfiamento e uno o più barre che si irradiano dal rigonfiamento, e nel centro assoluto di quel rigonfiamento siede qualcosa di più strano delle stelle. La concentrazione di massa lì è meglio spiegata come un buco nero supermassiccio (SMBH) con una massa stimata di 4,1-4,5 milioni di volte la massa del Sole – un oggetto che gli astronomi hanno dedotto dal movimento delle stelle vicine decenni prima di vederlo direttamente.
Questo è cambiato il 12 maggio 2022, quando la prima immagine di Sagittario A* è stata rilasciata dalla Event Horizon Telescope Collaboration. È la seconda immagine confermata di un buco nero mai prodotta, dopo il buco nero supermassiccio di Messier 87 nel 2019 – il che significa che l'umanità ha ora direttamente fotografato esattamente due buchi neri, e uno di loro è quello al centro della nostra stessa galassia.
Le stelle passano straordinariamente vicino ad esso. A partire dal 2020, la stella S4714 è il detentore del record per l'approccio più vicino a Sagittario A*, a circa 12,6 UA (1,88 miliardi di km) – quasi quanto vicino Saturno si avvicina al Sole – mentre viaggia a circa l'8% della velocità della luce. Una stella che oscilla così vicino a un buco nero supermassiccio, a una frazione significativa della velocità della luce, è il tipo di fisica estrema che accade solo al nucleo di una galassia.
Due Bracci, Non Quattro
Per decenni, le illustrazioni della Via Lattea hanno mostrato quattro grandi bracci a spirale. I sondaggi infrarossi hanno complicato questo quadro: queste prove suggeriscono che la Via Lattea possiede solo due grandi bracci stellari, il braccio di Perseo e il braccio di Scutum-Centaurus, con gli altri ridotti a strutture minori. Il Braccio di Scutum-Centaurus continua a risaltare chiaramente nei dati – contiene approssimativamente il 30% in più di giganti rossi di quanto ci si aspetterebbe in assenza di un braccio a spirale, una firma di densità che la luce visibile da sola non rivela così chiaramente.
La barra al centro della galassia ha seguito il suo percorso verso il riconoscimento. Gli astronomi hanno inizialmente congetturato negli anni '60 che la Via Lattea è una galassia a spirale barrata piuttosto che una galassia a spirale ordinaria, ma ci sono voluti decenni per confermarlo. Queste congetture sono state confermate dalle osservazioni del Telescopio Spitzer Space nel 2005, che hanno mostrato la barra centrale della Via Lattea essere più grande di quanto precedentemente pensato – una caratteristica che si nasconde sotto gli occhi di tutti, offuscata dalla stessa polvere che nasconde così tanta del centro galattico dai telescopi di luce visibile.
Un Alone Antico e Lentamente Rotante
Al di là del disco, la Via Lattea porta un alone di stelle molto più antiche dietro di sé. Nell'alone stellare, le stelle tendono ad essere vecchie, con la maggior parte più vecchia di 12 miliardi di anni, e si muovono molto diversamente dalle stelle del disco: le stelle dell'alone hanno una dispersione di velocità radiale osservata di circa 200 chilometri al secondo, ma una bassa velocità media di rotazione di circa 50 km/s. Le stelle del disco orbitano insieme in un flusso veloce e ordinato; le stelle dell'alone si muovono in uno sciame lento e disperso che si è appena organizzato in oltre 12 miliardi di anni.
Le simulazioni recenti suggeriscono che un'area di materia oscura intorno alla Via Lattea, contenente anche alcune stelle visibili, potrebbe estendersi fino a un diametro di quasi 2 milioni di anni luce (613 kpc). Contando solo ciò che brilla, la Via Lattea è circa 87.400 anni luce di diametro; contando ciò che la sua gravità effettivamente controlla, potrebbe estendersi quasi 2 milioni di anni luce. Usando quello più ampio, il limite di 200 kpc per definire la galassia, la Via Lattea è approssimativamente 0,88 trilioni di volte la massa del Sole in totale (8,8×10^11 masse solari) – la stragrande maggioranza invisibile.
Un Satellite Che Ha Increspato la Galassia
La Via Lattea non è sola nemmeno all'interno della sua portata gravitazionale. La Galassia Sferoide Nana di Sagittario, un satellite della Via Lattea, ha un diametro di circa 10.000 anni luce ed è attualmente a circa 80.380 anni luce dalla Terra, viaggiando in un'orbita polare a una distanza di circa 50.000 anni luce dal nucleo della Via Lattea. È una piccola compagna, che si muove sui poli della galassia piuttosto che attraverso il disco.
Per quanto piccola sia, questo satellite ha lasciato il segno sull'intera galassia. Nel 2018, il progetto Gaia dell'Agenzia Spaziale Europea ha mostrato che la Galassia Sferoide Nana di Sagittario aveva causato perturbazioni in un insieme di stelle vicino al nucleo della Via Lattea, causando movimenti increspati inaspettati delle stelle, innescati quando si è mossa attraverso la Via Lattea tra 300 e 900 milioni di anni fa. Una galassia nana che è una frazione della grandezza della Via Lattea si è avvicinata abbastanza, centinaia di milioni di anni fa, per increspare le stelle vicino al nostro stesso nucleo galattico – e l'increspatura era ancora rilevabile quando Gaia l'ha cercata.
Ogni Stella, Mappata Due Volte
La portata di ciò che gli astronomi ora sanno della Via Lattea deve molto a un singolo veicolo spaziale. La missione Gaia ha ampliato il numero di stelle osservate nella Via Lattea da circa 2 milioni negli anni '90 a 2 miliardi – un salto di mille volte in una generazione di astronomia, e ancora solo una piccola frazione dei 100-400 miliardi di stelle che si pensa la galassia contenga.
Una Collisione Lenta Già in Corso
Il futuro a lungo termine della Via Lattea è già scritto nel movimento dei suoi vicini. La collisione Andromeda-Via Lattea è una collisione galattica che potrebbe verificarsi in circa 4,5 miliardi di anni tra le due galassie più grandi del Gruppo Locale, e la Galassia di Andromeda si sta avvicinando alla Via Lattea a circa 110 chilometri al secondo, come indicato dallo spostamento verso il blu.
Quando accadrà, le due galassie passeranno l'una attraverso l'altra con sorprendentemente poco contatto diretto. La Galassia di Andromeda contiene circa 1 trilione (10^12) di stelle e la Via Lattea circa 300 miliardi (3×10^11), e anche così, la probabilità che due stelle collidano è trascurabile a causa delle enormi distanze tra le stelle. Due galassie di quella scala passeranno l'una attraverso l'altra, e il vero dramma della fusione si svolgerà quasi interamente nello spazio vuoto.