Perché il Sole e le stelle del nostro galassia si muovono così?

La missione Gaia, l’astronomia spaziale di precisione, ha raccolto dati su oltre 55 milioni di stelle entro 3‑6 kpc dal Sole. Con un nuovo metodo statistico basato sui cinque parametri astrometrici (posizione, parallasse, velocità radiale e due componenti di velocità tangenziale), gli scienziati hanno calcolato il moto locale del Sole: U≈9,6 km/s, V≈16,3 km/s, W≈7,3 km/s. Inoltre hanno misurato la velocità di rotazione della galassia attorno al Sole, Vc≈234 km/s, e hanno scoperto che la rotazione rallenta linearmente con l’altezza dal piano galattico, a un ritmo di circa 33,5 km/s per kpc. Per interpretare questi dati, i ricercatori hanno creato un modello Monte‑Carlo che simula la galassia come un sistema assi‑simmetrico. Ottimizzando sei parametri liberi, il modello riesce a riprodurre le distribuzioni di velocità osservate in tre dimensioni. Ciò suggerisce che, nonostante la complessità delle dinamiche stellari, una descrizione semplice può spiegare bene il moto collettivo delle stelle nella nostra regione del disco galattico. Questa analisi dimostra come le osservazioni di Gaia possano trasformare la nostra comprensione della struttura e dell’evoluzione della Via Lattea, fornendo una base quantitativa per future studi sulla materia oscura e la formazione delle stelle.

Il lavoro si basa su un’analisi statistica avanzata dei dati astrometrici completi di Gaia DR3, che includono posizione angolare, parallasse, velocità radiale e velocità tangenziale. Per gestire la grande quantità di stelle (≈55 M), i ricercatori hanno sviluppato un algoritmo di regressione multivariata che stima i parametri di movimento collettivo (U, V, W) e la rotazione galattica (Vc) in funzione della distanza radiale (R) e dell’altezza (Z). La loro procedura ha previsto la corretta modellizzazione di errori sistematici (ad esempio bias di parallasse) e la normalizzazione delle distribuzioni di velocità mediante metodi di bootstrap. Il modello Monte‑Carlo impiegato è un approccio assi‑simmetrico che assume un profilo di densità stellare esponenziale e una rotazione dipendente solo da R. I sei parametri liberi includono l’ampiezza della rotazione, la pendenza della velocità con Z, la dispersione di velocità radiale, la dispersione di velocità tangenziale, il valore di Vc a R⊙ e un termine di offset. L’ottimizzazione è stata eseguita tramite algoritmo di massima verosimiglianza, confrontando le distribuzioni di velocità generate con quelle osservate. I risultati indicano che, nella regione di 3‑6 kpc, la rotazione galattica diminuisce linearmente con Z, con un coefficiente di 33,5 km s⁻¹ kpc⁻¹. Questo suggerisce la presenza di un gradiente di pressione dinamica o di una distribuzione di materia oscura non uniforme. La precisione di U, V, W (±0,05–0,9 km s⁻¹) conferma la robustezza del metodo e apre la strada a studi più dettagliati sulla struttura interna della Via Lattea, inclusi gli effetti di spirale e barra.