Loki, la galassia fantasma nascosta nel cuore della Via Lattea

La Via Lattea non è sempre stata quella che vediamo oggi. L’elegante spirale di stelle, gas e materia oscura che chiamiamo “casa” è il prodotto di miliardi di anni di crescita caotica, fatta di fusioni, collisioni e assorbimenti di galassie più piccole. È una storia di cannibalismo cosmico, scritta nelle orbite e nella chimica delle stelle che ci circondano. E ogni tanto gli astronomi trovano nuovi indizi di queste antiche collisioni. L’ultimo indizio ha un nome mitologico: Loki. È il nome che un gruppo internazionale di ricercatori ha assegnato a una galassia nana scomparsa miliardi di anni fa, inglobata dalla Via Lattea nelle sue primissime fasi di formazione. Lo studio, pubblicato sul Monthly Notices of the Royal Astronomical Society e guidato da Federico Sestito insieme ad altri coautori, è partito da un’anomalia curiosa: venti stelle povere di metalli trovate nel posto in cui non avrebbero dovuto essere. La Terra “Palla di Neve” non era (sempre) congelata: la teoria di Harvard riscrive la storia climatica Stelle fuori posto Per capire perché queste venti stelle siano così interessanti, occorre fare un passo indietro nella storia dell’Universo. Le primissime stelle che si formarono dopo il Big Bang erano composte quasi esclusivamente di idrogeno ed elio, gli unici elementi che allora esistevano. Nel corso della loro vita, queste stelle fusero gli elementi leggeri in elementi più pesanti – carbonio, ossigeno, ferro, oro – che poi dispersero nello spazio esplodendo come supernove. Le generazioni di stelle successive si formarono da quel materiale arricchito, incorporando quantità crescenti di elementi pesanti. In astronomia, tutto ciò che è più pesante dell’elio viene chiamato “metallo”: e le stelle con pochissimi metalli sono, per definizione, stelle antichissime, nate quando l'Universo era ancora chimicamente vergine. La maggior parte delle stelle estremamente povere di metalli si trova nell’alone galattico, la regione sferica e diffusa che circonda il disco della Via Lattea, lontano dalla sua struttura densa e piatta. È lì che ci si aspetta di trovare i fossili stellari delle prime fusioni galattiche, dispersi nelle regioni esterne della galassia. Invece, le venti stelle dello studio si trovano nel piano galattico – dove, secondo i modelli standard, non dovrebbero essere. Le stelle si muovono lungo orbite altamente eccentriche: undici di esse si spostano nella stessa direzione della maggior parte delle stelle della Via Lattea (orbite prograde), mentre le altre nove si muovono in senso opposto (orbite retrograde). Un gruppo misto, caotico, eppure stranamente coeso. La chiave della scoperta sta nella composizione chimica di queste stelle. Ogni stella porta impressa nella sua atmosfera la “firma” dell’ambiente in cui si è formata. Le venti stelle mostrano tracce di arricchimento da parte di supernove ad alta energia, ipernove, stelle massicce a rapida rotazione e fusioni di stelle di neutroni – ma non vi è alcuna evidenza di esplosioni di nane bianche (le cosiddette supernove di tipo Ia). Quest’ultima assenza è significativa: le nane bianche esplodono solo dopo che una stella di massa solare ha esaurito il suo combustibile nucleare e si è spenta, un processo che richiede miliardi di anni. La loro assenza indica che la galassia madre di queste stelle ebbe vita breve – non abbastanza da permettere a quelle esplosioni tardive di avvenire. Questo profilo corrisponde a una galassia nana estrema ed energetica che formò stelle rapidamente prima di scomparire. E la cosa più notevole è che questa firma chimica è praticamente identica in tutte e venti le stelle, sia in quelle che si muovono in senso progrado sia in quelle retrograde. La dispersione nei rapporti di abbondanza è molto più stretta di quella tipica dell’alone galattico, il che suggerisce un sistema evolutivamente chiuso – una galassia compatta che formò tutte le sue stelle dallo stesso serbatoio di gas, senza mescolanze esterne rilevanti. Il prezzo nascosto della transizione, così si può provare ad arginarlo La più antica fusione Per spiegare questo comportamento anomalo, Loki deve essersi fusa con la Via Lattea in un momento molto precoce della sua storia, ben prima che la nostra galassia sviluppasse il proprio disco di stelle con una direzione orbitale comune. Quando le due galassie si fusero, le stelle di Loki si dispersero in tutte le direzioni. È per questo che oggi le vediamo sia in orbite prograde che retrograde, ma con la stessa chimica: sono frammenti di uno stesso oggetto, sparsi dal trauma di una collisione avvenuta quando l'universo aveva appena iniziato a costruire le sue strutture. Considerando che la Via Lattea ha cominciato a formarsi 10-11 miliardi di anni fa, questo farebbe di Loki uno dei primissimi incontri di fusione della nostra galassia, e di queste venti stelle una delle più antiche popolazioni di resti rimaste nella galassia. In termini di dimensioni, Loki era probabilmente circa il doppio della Grande Nube di Magellano, la galassia nana che oggi orbita attorno alla Via Lattea e che è visibile a occhio nudo dall'emisfero australe. Loki non è la prima galassia “fantasma” scoperta all’interno della Via Lattea, né sarà l’ultima. Ricerche pubblicate nel 2020 hanno rivelato un’immensa galassia chiamata “Kraken” che si fuse con la nostra circa 11 miliardi di anni fa, in uno degli eventi più formativi per la giovane Via Lattea. Prima ancora, gli astronomi hanno identificato i resti di Gaia-Enceladus, una galassia di dimensioni intermedie il cui impatto fu così violento da rimodellare la struttura interna della Via Lattea. La fusione nucleare conviene? Una campana stonata sull’energia L’Antartide si fonde dal basso C’è qualcosa che accade sotto il ghiaccio antartico di cui i climatologi non avevano tenuto conto. Un nuovo studio norvegese, pubblicato su Nature Communications, mostra che minuscole scanalature sul fondo delle piattaforme di ghiaccio possono trasformarsi in trappole per il calore oceanico, accelerando la fusione in modo drastico e localizzato. Il risultato è che alcune delle piattaforme di ghiaccio considerate più stabili e fredde del pianeta potrebbero essere molto più fragili di quanto si credesse. E che le proiezioni sull’innalzamento del livello del mare globale potrebbero essere sistematicamente sottostimate. Lo studio è firmato da Qin Zhou, Tore Hattermann e un gruppo di coautori dell’iC3 Polar Research Hub di Tromsø, in Norvegia, ed è il frutto di anni di lavoro sul campo e di simulazioni ad alta risoluzione. Per capire la portata della scoperta, occorre prima capire cosa sono le piattaforme di ghiaccio e perché la loro stabilità sia così cruciale per il clima. Le piattaforme – in inglese ice shelves – sono estensioni galleggianti dei grandi ghiacciai continentali: lingue di ghiaccio spesse centinaia di metri che si allungano oltre la costa e poggiano sulla superficie dell’oceano. Non aggiungono acqua al mare fondendosi, perché galleggiano già: il problema è il ruolo che svolgono come contrafforti naturali. Trattenendo fisicamente il ghiaccio dei ghiacciai terrestri alle loro spalle, rallentano il flusso di gigatoni di ghiaccio verso l’oceano. Se si assottigliano o si spezzano, il ghiaccio che le alimenta accelera la sua discesa verso il mare – e quello sì che fa alzare il livello delle acque in tutto il mondo. Il team norvegese ha concentrato la propria ricerca sulla piattaforma di ghiaccio di Fimbulisen, nell’Antartide orientale. Una scelta apparentemente paradossale: l’Antartide orientale è generalmente più fredda dell’occidentale e Fimbulisen è sempre stata considerata relativamente stabile e poco a rischio. I ricercatori hanno scoperto che la forma del fondale della piattaforma di ghiaccio influisce fortemente sul modo in cui l’acqua marina circola al di sotto. Dove esistono canali profondi sotto il ghiaccio, le correnti oceaniche possono formare piccole celle di circolazione che trattengono l’acqua più calda a contatto con il ghiaccio invece di permetterle di defluire rapidamente. Il calore concentrato in questi punti accelera drammaticamente la fusione locale. L’effetto è notevole: nei canali, i tassi di fusione possono aumentare di circa un ordine di grandezza rispetto alle zone limitrofe. Non è un’anomalia marginale – è una differenza di dieci volte. Lo studio dimostra che i piccoli canali basali intrappolano acqua calda, amplificano la fusione e innescano un meccanismo di retroazione che favorisce la crescita ulteriore dei canali stessi, aumentando il rischio di indebolimento della piattaforma e di innalzamento del livello del mare. SR-1 Freedom: la Nasa punta sulla propulsione nucleare per raggiungere Marte entro il 2028 Una trappola che si autoalimenta Il meccanismo descritto dagli autori ha le caratteristiche di un processo a retroazione positiva – uno di quei circoli che, una volta innescati, tendono ad autoalimentarsi. Man mano che i canali si allargano per effetto della fusione accelerato, diventano più profondi e catturano ancora più acqua calda, fondendosi ancora più in fretta. Il risultato è un assottigliamento non uniforme della piattaforma, con le zone più profonde che si erodono molto più rapidamente delle aree circostanti, riducendo progressivamente la resistenza strutturale dell’intera struttura. Il co-responsabile dello studio, Qin Zhou, sottolinea l’aspetto forse più preoccupante: «Ciò che colpisce è che anche modesti afflussi di acqua profonda più calda possono avere un grande effetto quando la base della piattaforma di ghiaccio è canalizzata. Questo significa che alcune piattaforme di ghiaccio che gli scienziati solitamente considerano “fredde” potrebbero essere più fragili del previsto». Al di là dell’impatto immediato sul livello del mare, la ricerca segnala anche effetti a cascata sull’ecosistema. I cambiamenti nella quantità di acqua di fusione che raggiunge l’oceano possono alterare la circolazione oceanica attorno all’Antartide e influenzare gli ecosistemi marini di quella regione, tra i più produttivi e delicati del pianeta. La scoperta di Hattermann e colleghi non risolve il problema: lo rende più urgente. Dice che il ghiaccio che credevamo più sicuro potrebbe non esserlo, che i modelli che usiamo per pianificare il futuro hanno un punto cieco importante, e che il tempo per aggiornare quelle proiezioni è adesso.