Noi viviamo dentro la galassia della Via Lattea, e questo è un problema.

Per gli scienziati, cioè, che vogliono capire quanto è grande la nostra galassia. È difficile rispondere! Poiché siamo al suo interno, per esempio, gran parte di essa è bloccata alla vista da nuvole opache di polvere. Inoltre, può essere difficile capire l’estensione e la forma di un oggetto in cui ti trovi. Se sei in una stanza all’interno di una casa, come puoi dire quanto è grande la casa?

Felicemente, la natura fornisce degli indizi. Vediamo una banda sfocata di luce attraverso il cielo, e la chiamiamo Via Lattea – in realtà è la luce combinata di miliardi di stelle lontane. È una linea spessa, e questo ci dice che gran parte della galassia è piatta: Siamo all’interno di uno spesso disco di stelle, quindi lo vediamo proiettato come un flusso di luce attraverso il cielo.

Possiamo anche vedere un rigonfiamento di stelle nel mezzo, che è reale. I bracci a spirale nel disco sono più difficili da rilevare, ma le osservazioni radio li mostrano chiaramente, e ci permettono di mappare la forma e la struttura della galassia in modo chiaro dall’altra parte. Osservando le stelle che cambiano luminosità in modo prevedibile, possiamo misurare la forma e l’estensione del disco, scoprendo che è deformato (come la tesa di un fedora), e un enorme 120.000 anni luce attraverso – 120 quadrilioni di chilometri!

Sappiamo anche che le galassie come la nostra sono circondate da un enorme alone di stelle e di materia oscura. Quest’ultima è composta da non si sa cosa, probabilmente una forma esotica di particelle subatomiche, che esercita un’influenza sulla galassia attraverso la gravità. Per massa supera di gran lunga quella che chiamiamo materia “normale” (anche se, se ci pensi, se c’è più materia oscura là fuori allora dovrebbe essere quella che chiamiamo normale), probabilmente di un fattore cinque o più.

Ma quanto è grande questo alone? È di gran lunga la struttura più grande della nostra galassia, e probabilmente definisce quanto è grande la Via Lattea, ma è estremamente fioca o invisibile ai nostri occhi, quindi è difficile capire le sue dimensioni.

Un team di astronomi ha recentemente affrontato questo problema. Hanno usato modelli al computer di come le galassie si formano ed evolvono per vedere se l’alone di una galassia come la Via Lattea ha un bordo naturale, qualcosa dove si può piantare un cartello e dire “Qui è dove la galassia finisce”. Non è così semplice – gli aloni tendono a svanire gradualmente invece di fermarsi bruscamente – ma usando sia questi modelli che le osservazioni di galassie più piccole intorno a noi, trovano che l’alone della Via Lattea si estende fino a 950.000 anni luce dal centro, il che significa che la nostra galassia è il doppio: 1,9 milioni di anni luce.

Una nota di cautela, tuttavia; l’incertezza su questo è di circa ±200.000 anni luce. Non è preciso. Ma poi, come ho detto sopra, non stanno davvero misurando un bordo.

Anche il modo in cui questo è stato fatto è interessante. All’inizio dell’Universo, le galassie si sono formate da nubi di gas e materia oscura. Per lo più questa roba era tutta sparsa, ma c’erano posti locali che avevano una densità più alta, così il materiale gravitava (letteralmente) verso di essi. Una volta che si è formato un nucleo di materiale, il materiale da più lontano sarebbe caduto dentro, e poi il materiale più lontano di quello, e così via. È un processo dall’interno verso l’esterno.

L’alone si formerebbe da materiale abbastanza lontano. Cadrebbe verso la galassia nascente, e molto di esso oscillerebbe di nuovo verso l’esterno. Questo forma due specie di bordi dell’alone. Uno è chiamato il bordo “splashback”, dove il materiale cadrebbe dentro dall’alone e poi di nuovo fuori; dove ha rallentato fino a fermarsi definisce quella regione. La materia si accumula lì perché si sta muovendo lentamente, e così appena fuori da questo si ha un grande calo di densità.

Un altro bordo è più vicino al centro, ed è chiamato il “2° caustico”. Questo è dove il materiale è caduto intorno alla galassia un paio di volte e si è un po’ assestato (quello che gli astronomi chiamano materiale “virizzato”). Gli scienziati in questo nuovo lavoro hanno usato quella seconda per capire le dimensioni della Via Lattea, perché quella esterna tende a sovrapporsi agli aloni di altre galassie (come Andromeda, che si trova a 2,5 milioni di anni luce) e anche perché hanno scoperto che questa distanza funziona sia quando si modella la materia oscura che le stelle.

Hanno anche esaminato il comportamento delle galassie nane nel nostro Gruppo Locale di galassie, e hanno trovato che quelle più vicine alla Via Lattea di questa seconda caustica tendono a muoversi nello spazio ad una velocità diversa da quelle più lontane. Commentano che questa può essere una coincidenza, ma potrebbe anche essere una relazione fisica che hanno con la Via Lattea gravitazionalmente. Se è così, è una prova in più che questa è una buona scelta per il limite.

Così ci siamo. Viviamo su un pianeta che orbita intorno a una stella a circa il 40% del percorso dal centro al bordo del disco in una galassia a spirale con un alone molto più grande che si estende per quasi due milioni di anni luce. Non è la galassia più grande che conosciamo, ma non è nemmeno una di quelle da starnutire.