Quante stelle ci sono nella Via Lattea?

La Via Lattea è la galassia in cui risiede la Terra. Parte di esso è visibile in una notte limpida (da luoghi sufficientemente bui) come una spessa banda opaca di stelle e polvere che si estende nel cielo. Possiamo vedere migliaia di queste stelle ad occhio nudo e molte altre con un telescopio. Ma quante stelle ci sono nella Via Lattea?

"È una domanda sorprendentemente difficile a cui rispondere", ha affermato David Kornreich, assistente professore all'Ithaca College di New York. "Non puoi semplicemente sederti e contare le stelle, in genere, in una galassia."

Anche nella galassia di Andromeda, che è luminosa, grande e a 2,3 milioni di anni luce di distanza relativamente vicina alla Terra, possiamo distinguere solo le stelle più grandi e luminose. Una stella delle dimensioni di un sole sarebbe troppo difficile per noi da vedere. Quindi gli astronomi stimano, utilizzando alcune delle tecniche seguenti.

La struttura della Via Lattea

Gli astronomi sanno che la Via Lattea è una galassia a spirale barrata di circa 100.000 anni luce di diametro. Una vista al di fuori della galassia rivelerebbe un rigonfiamento centrale circondato da quattro bracci a spirale, due maggiori e due minori. Le braccia principali della Via Lattea sono conosciute come Perseo e Sagittario. Il sole della Terra si trova in uno dei due speroni minori, chiamato Braccio di Orione.

La galassia è circondata da un enorme alone di gas caldo che ha un diametro di diverse centinaia di migliaia di anni luce. Gli astronomi stimano che la massa dell'alone sia più o meno la stessa di quella di tutte le stelle della Via Lattea. Molte delle stelle della Via Lattea, tuttavia, sono difficili da vedere. Questo perché il centro della galassia ha un rigonfiamento galattico pieno di stelle, gas e polvere, nonché un buco nero supermassiccio. Le cose in questa regione sono così fitte che anche i telescopi più potenti non riescono a vedere attraverso di essa.

Gli astronomi pensavano che tutte le stelle dell'universo facessero parte della Via Lattea, ma le cose cambiarono negli anni '20 quando Edwin Hubble, l'astronomo americano da cui prende il nome il famoso telescopio, riuscì a calcolare la distanza della nebulosa di Andromeda ( oggi conosciuta come la galassia di Andromeda). Ha scoperto che era troppo lontano per far parte della Via Lattea.

Pesare le galassie per stimare il numero di stelle

Il modo principale in cui gli astronomi stimano il numero di stelle in una galassia è determinando la massa della galassia. Questo può essere fatto analizzando la rotazione della galassia e lo spettro della luce che emette.

In generale, le galassie si allontanano l'una dall'altra a causa dell'espansione dell'universo (a meno che non siano in rotta di collisione). Di conseguenza, vediamo la luce di galassie lontane spostata verso lunghezze d'onda più lunghe a causa del cosiddetto redshift (che è essenzialmente l'effetto Doppler, lo stesso effetto che distorce la frequenza di una sirena di passaggio mentre si allontana da un astante).

In una galassia rotante, tuttavia, ci sarà una porzione più spostata verso il blu (allungata verso le lunghezze d'onda più corte) perché quella porzione sta ruotando verso la Terra. Gli astronomi devono anche sapere qual è l'inclinazione o l'orientamento della galassia prima di fare una stima, che a volte è semplicemente una "ipotesi plausibile", ha detto Kornreich.

Una tecnica chiamata spettroscopia a fessura lunga è la migliore per eseguire questo tipo di lavoro. Qui, un oggetto allungato come una galassia viene visto attraverso una fenditura allungata e la luce viene rifratta usando un prisma. Questo scompone i colori delle stelle nei colori dell'arcobaleno.

Alcuni di quei colori mancheranno, mostrando schemi di porzioni mancanti come elementi della tavola periodica che assorbivano parti della luce. Ciò consente agli astronomi di capire quali elementi ci sono nelle stelle. Ogni tipo di stella ha un'impronta chimica unica che verrebbe mostrata nei telescopi.

Qualsiasi tipo di telescopio può eseguire questo tipo di lavoro di spettroscopia. Kornreich usa spesso il telescopio da 200 pollici al Palomar Observatory del California Institute of Technology, ma ha aggiunto che quasi tutti i telescopi di dimensioni sufficienti sarebbero adeguati.

L'ideale sarebbe usare un telescopio in orbita perché la dispersione si verifica nell'atmosfera terrestre. L'Hubble This Web Telescope è un osservatorio noto per questo tipo di lavoro, ha aggiunto Kornreich. Anche il suo successore, il James Webb This Web Telescope, lanciato nel dicembre 2021, contribuirà a questo lavoro.

Determinare quanta parte della massa sono stelle

Tra diverse galassie della stessa massa, potrebbero esserci differenze per quanto riguarda i tipi di stelle e la massa complessiva. Kornreich ha avvertito che sarebbe molto difficile parlarne in generale, ma ha affermato che una differenza potrebbe essere guardare le galassie ellittiche rispetto alle galassie a spirale come la nostra, la Via Lattea. Le galassie ellittiche tendono ad avere più stelle nane rosse di tipo K e M rispetto alle galassie a spirale. Poiché le galassie ellittiche sono più vecchie, avranno meno gas perché è stato spazzato via durante la loro evoluzione.

Una volta determinata la massa di una galassia, l'altra cosa difficile è capire quanto di quella massa sia composta da stelle. La maggior parte della massa sarà costituita da materia oscura, un tipo di materia che non emette luce ma che si ritiene costituisca la maggior parte della massa dell'universo.

"Devi modellare la galassia e vedere se riesci a capire qual è la percentuale di quella massa di stelle", ha detto Kornreich. "In una tipica galassia, se si misura la sua massa osservando la curva di rotazione, circa il 90% è materia oscura".

Con gran parte della materia rimanente nella galassia composta da gas diffuso e polvere, Kornreich ha stimato che circa il 3% della massa della galassia sarà composta da stelle, ma ciò potrebbe variare. Inoltre, la dimensione delle stelle stesse può variare notevolmente da qualcosa che è la dimensione del nostro sole, a qualcosa di decine di volte più piccolo o più grande.

Il numero approssimativo di stelle nella Via Lattea

Quindi c'è un modo per capire quante stelle ci sono nella Via Lattea di sicuro?

Secondo Jos de Bruijne, uno scienziato della European This Web Agency (ESA) che lavora alla missione Gaia per la mappatura delle galassie, la stima attuale è compresa tra 100 e 400 miliardi di stelle. Arrivare a un numero definitivo, ha detto de Bruijne a This Web.com, sarà difficile.

La missione Gaia, in orbita dal 2013, è riuscita a mappare posizioni di 1,7 miliardi di stelle (si apre in una nuova scheda) nelle vicinanze del Sole fino alla distanza di 326 anni luce. Mentre gli astronomi potrebbero estrapolare quei numeri per modellare l'intera galassia, anche Gaia fatica a vedere alcune delle stelle più deboli e più piccole e i suoi risultati non sono quindi perfettamente accurati.

"Il problema fondamentale è misurare la luminosità [distribuzione] per nane rosse molto deboli e quindi estrapolare il limite delle nane brune", ha detto de Bruijne a This Web.com.

Le nane rosse sono le stelle più comuni nell'universo e anche quelle più longeve. Tuttavia, a causa della loro bassa luminosità, a volte sono difficili da individuare. Le nane brune sono ancora più deboli. Queste sono fondamentalmente stelle fallite che non sono riuscite ad accumulare materiale sufficiente per avviare la fusione nucleare nel loro nucleo. Sono quindi qualcosa tra una stella e un pianeta e quindi anche più difficili da individuare delle deboli nane rosse, soprattutto a lunghe distanze.

"Una seconda complicazione per l'intera storia sono le doppie stelle, la cui frequenza non è ancora perfettamente caratterizzata", ha aggiunto de Bruijne.

De Bruijne prevede che entro la fine della missione di Gaia nel 2025, gli scienziati avranno un'idea un po' migliore del numero di stelle nella nostra galassia, ma "probabilmente rimarranno incertezze significative".

Risorse addizionali

Esplora la mappa del quartiere del sole creata dalla missione Gaia della European This Web Agency in questo video. Per saperne di più sulla missione Gaia e sulla sua missione per tracciare la Via Lattea, visita il sito web della missione.

Se vuoi provare a catturare tu stesso la Via Lattea, abbiamo guide alle migliori fotocamere per astrofotografia e ai migliori obiettivi per astrofotografia, per aiutarti a vedere quanto più sistema possibile.

Questo articolo è stato aggiornato il 3 febbraio 2022 da Tereza Pultarova, scrittrice senior di This Web.com

Bibliografia

ESA, Gaia: la scienza con 1 miliardo di oggetti in tre dimensioni https://www.cosmos.esa.int/web/gaia

ESA, Gaia crea la mappa stellare più ricca della nostra Galassia e oltre, 25 aprile 2018 https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Gaia/Gaia_creates_richest_star_map_of_our_Galaxy_and_beyond

NASA, gli astronomi pubblicano la nuova mappa di tutto il cielo delle zone più esterne della Via Lattea, 21 aprile 2021
https://www.jpl.nasa.gov/news/astronomers-release-new-all-sky-map-of-milky-ways-outer-reaches

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