Negli ultimi dieci anni, il Centro di Eccellenza ARC in Astrofisica 3D di All Sky (ASTRO 3D) in Australia ha condotto ricerche sulla formazione stellare, l’arricchimento chimico, la migrazione e le fusioni nella Via Lattea utilizzando il Telescopio Anglo-Australiano (AAT). Il loro lavoro fa parte del progetto Archeologia Galattica con HERMES (GALAH), una collaborazione internazionale che comprende oltre 100 scienziati provenienti da istituti e università in tutto il mondo. Queste osservazioni hanno portato alla raccolta dei dataset multidimensionali a più alta risoluzione spettrale per oltre un milione di stelle nella Via Lattea.
Le precedenti pubblicazioni di dati GALAH hanno portato a scoperte significative riguardo l’evoluzione della Via Lattea, l’esistenza di esopianeti, cluster stellari nascosti e molto altro. Nel quarto rilascio di dati (DR4), il team GALAH ha rilasciato le impronte chimiche (spettri) di quasi 1 milione di stelle. Questi dati rappresentano il culmine del progetto decennale e sono stati pubblicati durante i festeggiamenti per il 50° anniversario dell’AAT. Secondo lo studio che ha accompagnato il rilascio, i dati informeranno decenni di ricerche sulla formazione e l’evoluzione della nostra galassia.

Lo studio è stato guidato da Sven Buder, ricercatore presso ASTRO 3D e l’Università Nazionale Australiana (ANU). È stato affiancato da un team internazionale di ricercatori della Scuola di Ricerca di Astronomia e Astrofisica dell’ANU, ASTRO 3D, ACCESS-NRI, il Data Science Hub della UNSW, l’Istituto di Astronomia di Sydney, il Centro di Ricerca in Astrofisica e Tecnologie spaziali, l’Istituto di Scienze Spaziali Internazionale e diverse università. L’articolo che descrive il rilascio dei dati è recentemente apparso nelle Pubblicazioni della Società Astronomica Australiana.

Il sondaggio GALAH si basa sul Spettrografo Multi-Elemento ad Alta Efficienza e Risoluzione (HERMES) che lavora in congiunzione con il posizionatore a due gradi (2dF). Entrambi gli strumenti sono parte del Telescopio Anglo-Australiano (AAT) situato presso l’Osservatorio di Siding Spring a Coonabarabran, New South Wales. Il posizionatore 2dF colloca una fibra nella posizione di una stella affinché la luce possa passare all’ strumento HERMES, che ottiene spettri dettagliati di 392 oggetti contemporaneamente su due gradi del cielo. Come ha spiegato il Dr. Buder in un recente comunicato di Science in Public:
“Il nostro lavoro si concentra sulla raccolta di quanti più dati di qualità possibile”, ha dichiarato Sven Buder di ASTRO 3D, ricercatore presso l’Università Nazionale Australiana. “GALAH ci ha mostrato quali elementi chimici compongono le stelle della Via Lattea. Questo dataset ora aiuta a migliorare la nostra capacità di datare con precisione le stelle nel nostro vicinato e a comprendere da dove provengono. Questi dati diventano uno strumento potente per gli astronomi per testare nuove teorie e fare nuove scoperte scientifiche sull’Universo.”
I ricercatori del progetto si basano anche su dati provenienti dalle missioni Gaia, Kepler e CoRoT, che hanno raccolto dati ottici su innumerevoli stelle nella nostra galassia. L’obiettivo del progetto GALAH è determinare le età di queste stelle attraverso le loro firme chimiche per ottenere un quadro più chiaro dell’assemblaggio della Via Lattea. Ciò consentirà agli astronomi di stimare una cronologia dell’evoluzione chimica e dinamica della Galassia e di indagare i cambiamenti nel tasso di formazione stellare nel tempo.
“Abbiamo misurato gli elementi all’interno di queste stelle, come carbonio, azoto, ossigeno, così come elementi pesanti presenti nei nostri smartphone e veicoli elettrici,” ha aggiunto il Dr. Buder. “Questi dati ci aiuteranno a capire come vengono prodotti questi elementi nelle stelle, il che è fondamentale per spiegare le origini dei mattoni della vita.”
I dati spettrali consistono dello spettro visibile con codici a barre sovrapposti che indicano a quali lunghezze d’onda viene assorbita la luce. Queste sono le “impronte chimiche” della stella, rivelando la loro composizione complessiva. Questi dati aiuteranno anche gli astronomi a comprendere come gli elementi sono stati formati e distribuiti nell’Universo, offrendo indizi sull’evoluzione cosmica. Come se non bastasse, gli spettri possono essere utilizzati anche per il rilevamento potenziale di firme di sistemi planetari.

Gli spettri colorati ottenuti presso l’Osservatorio di Siding Spring con i codici a barre degli elementi delle stelle puntatore alpha Centauri, il nostro Sole, e stelle con pochissimi elementi. Credito: Sven Buder, ANU/ASTRO 3D
In passato, i dati GALAH hanno mostrato stelle che potrebbero aver consumato pianeti durante lo sviluppo della Via Lattea. Ha dichiarato il co-autore Professor Daniel Zucker della Macquarie University:

“Il sondaggio GALAH ha rilevato segni che alcune stelle potrebbero aver ‘mangiato’ pianeti che orbitavano attorno ad esse. Questo può essere osservato esaminando la composizione chimica della stella, poiché gli elementi del pianeta consumato apparirebbero come segni nello spettro della stella.”

I dataset GALAH hanno avuto un impatto profondo sulla comunità astronomica globale e hanno portato a 290 studi scientifici fino ad oggi. L’articolo sul precedente rilascio di dati (DR3) ha riguardato 300.000 stelle ed è diventato il lavoro più citato dell’anno per la rivista responsabile. Con dati su quasi 1.000.000 di stelle, ci si aspetta che l’impatto scientifico di questo ultimo rilascio sia tremendo. Si prevede inoltre che il dataset GALAH giocherà un ruolo fondamentale nella formazione della prossima generazione di strumenti di machine learning, che stanno diventando sempre più importanti per l’astronomia.
“Ci aspettiamo davvero un periodo incredibilmente emozionante nei prossimi anni in cui tutte queste scoperte su ciò che sta accadendo nel nostro Universo emergeranno dai dati che abbiamo raccolto proprio qui in Australia usando telescopi australiani e costruendo sulla ricerca australiana,” ha dichiarato la Professoressa Associata Sarah Martell della UNSW, una delle membri chiave del progetto. La Professoressa Emma Ryan-Weber, Direttrice di ASTRO 3D, ha aggiunto che il progetto GALAH è allineato direttamente con la missione di ASTRO 3D:

“Ci aiuta a capire come le galassie accumulano massa nel tempo. L’informazione chimica che il team di ricerca ha raccolto è come un DNA stellare – possiamo usarla per dire da dove proviene ciascuna stella. Possiamo anche determinare le loro età e movimenti e acquisire una comprensione più profonda di come la Via Lattea e altre galassie si siano formate ed evolute. Inoltre, mentre la missione ASTRO 3D giunge al termine, il progetto GALAH lascerà un’eredità duratura della scienza australiana che informerà scoperte astronomiche sulle origini e lo sviluppo dell’Universo per decenni a venire.”

Il rilascio DR4 è disponibile qui, mentre l’intera lista dei dataset GALAH può essere trovata qui.
Ulteriori letture: Science in Public
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