Nel regno delle galassie

NEL REGNO DELLE GALASSIE

Mario Sandriwww.astronomiavallidelnoce.it

Nel regno delle galassieAll’inizio del Novecento l’avvento dei grandi telescopi consente di esplorare il cielo in modo sistematico. Così, il Sole si perde tra i cento miliardi di stelle della Via Lattea. La quale si perde, a sua volta, tra le centinaia di miliardi di galassie che popolano l’universo.

www.astronomiavallidelnoce.it

La protogalassia

La Galassia è nata da una gigantesca nube di gas che a poco a poco è andata contraendosi e per effetto della rotazione appiattendosi. Attraverso il processo di nascita-morte delle stelle la Galassia ha potuto arricchirsi di elementi sempre più pesanti.


La Via Lattea

Intorno al 1780, William Herschel fu il primo a tentare di determinare la forma della Via Lattea enumerando le stelle in diverse posizioni. Ottenne una forma più o meno schiacciata (giusto), ma coi bordi irregolari ed il Sole al centro (sbagliato).


Morfologia della Via Lattea

Struttura a grande scala formata da:

• Nucleo galattico• Bulbo centrale• Bracci delle spirali• Alone


Dati generali• Diametro: 90000 a.l.• Diametro bulbo: 25000 a.l.• Diametro nucleo: 10000 a.l.• Spessore al centro: 15000

a.l.• Spessore in posizione del Sole: 1000

a.l.• Massa totale: 200 x 109 masse solari

1 a.l. è circa 1013 km!!!!www.astronomiavallidelnoce.it

Nucleo centrale

Harlow Shapley (1885-1972) fu il primo ad individuare il centro galattico nella costellazione del Sagittario.

Attualmente il nucleo galattico è localizzato nella posizione della radiosorgente Sagittario A

= 17h 42,5m

= - 28° 59’


Il centro galatticoÈ impossibile sondare il centro galattico nel visuale in quanto tale zona è molto ricca di stelle, ma soprattutto di polvere che rende inaccessibile la visione. Tuttavia la ricerca si realizza in altre frequenze anche se ancora non si è riusciti a trovare veramente cosa si nasconda al centro della nostra Galassia.


Come è popolato

In un volume di circa 1500 a.l. si trova una densità di stelle un milione di volte più grande che nelle vicinanze del Sole e 150 volte che negli ammassi globulari. La distanza media stella-stella è di circa una settimana luce, 15 volte il diametro del Sistema Solare. La massa è stimata pari a dieci miliardi di masse solari. Ma oltre alle stelle il centro contiene polveri e gas, che emettono soprattutto onde radio e nel lontano infrarosso.


Il bulbo centrale

Nel bulbo centrale si trova un anello di nebulose giganti, all’interno del quale si trovano numerose nubi di gas e di polveri insieme a stelle giovani e ammassi stellari, ma anche molte vecchie stelle.


Struttura a spirale• Nella Galassia vi sono grandi

quantità di idrogeno interstellare (regioni HI).

• Tale presenza si trova con osservazioni radioastronomiche della riga di emissione di 21 cm.

• La determinazione della distanza di tali regioni ci dà una stima accurata della natura a spirale.

• La distribuzione di tali regioni a portato all’identificazione della struttura della Galassia.


AloneL’alone è formato da ammassi globulari che presentano una distribuzione uniforme attorno al disco galattico. Sono formati da stelle vecchie e presumibilmente si sono formati all’incirca nello stesso periodo di formazione della Galassia


Formazione stellare

Piano galattico: data la presenza di molte polveri, le stelle si formano continuamente e qui convivono stelle giovani e vecchie.

Alone: essendo privo di polveri e gas, in tale zona non potranno nascere altre stelle.


Mezzo interstellare

Si riteneva che tra stella e stella ci fosse uno spazio vuoto ed inerte, invece si è scoperto che questi spazi sono occupati dal mezzo interstellare, zone in cui l’agitazione termica può raggiungere anche il milione di gradi, e viene diviso in:

• polveri,• gas.


Polveri

La polvere consiste di minuscole particelle solide, agglomerati di molecole formati dagli elementi più abbondanti. A causa delle dimensioni di tale particelle, paragonabili alle lunghezze d’onda delle radiazioni ottiche e ultraviolette, la polvere si comporta come un attenuatore di luce continuo e selettivo.


Gas

Il gas è costituito di atomi e molecole sparse fra stella e stella con una densità che sul piano galattico raggiunge al massimo quella di un atomo per centimetro cubo. Il gas assorbe la radiazione stellare solo a certe ben determinate lunghezze d’onda tipiche degli elementi che lo compongono e del loro stato di ionizzazione.


Posizione del Sole

Harlow Shapley (1885-1972) pone il Sole in una posizione periferica. L’uomo perde la sua centralità all’interno della Galassia

Distanza del Sole dal centro: 30000 a.l.Distanza del Sole dal piano galattico: 46 a.l. (a nord)Velocità di rotazione del Sole: 220 km/sPeriodo di rotazione del Sole attorno al centro galattico: 240 x 106 anni


La rotazione della Galassia• Le stelle della Via Lattea

devono ruotare attorno al centro di questa, e ciò per soddisfare le leggi della dinamica.

• Le stelle che si trovano tra il Sole e il centro galattico ruotano attorno a questo più velocemente del Sole e lo precedono, mentre le stelle nella direzione dell’anticentro si muovono più lentamente e si lasciano sorpassare.

• Un effetto analogo si ritrova nella misura delle velocità radiali.


Il campo magnetico

Il primo a ipotizzare l’esistenza di un campo magnetico galattico fu Fermi. Attraverso vari fenomeni fisici (polarizzazione della luce, effetto Zeeman, etc.) si è potuto effettivamente misurare tale campo ed è risultato essere di circa di 3 x 10-6 gauss. A produrre tale campo è probabilmente il mezzo interstellare, che è composto da particelle cariche in moto.


L’osservazione a diverse frequenze


La Via Lattea nel visibile

Il disco delle stelle (zone chiare) è screziato di zone scure dovute alle polveri interstellari che assorbono la luce delle stelle retrostanti.


La Via Lattea alle radioonde

L’immagine a 408 MHz mostra il disco appiattito (le zone arancioni), ma anche alcuni eleganti archi (le zone gialle) che si elevano al di sopra del disco, verso l’alone.


Nebulose extragalattiche

Fino ai primi anni del XX secolo non si era sicuri che esistessero altri oggetti al di fuori della nostra Galassia. Con la determinazione della distanza della galassia di Andromeda si é aperta la visione dell’universo nella sua completezza. Ma é solo dopo la metà di questo secolo che si é riusciti a determinare le distanze con maggior precisione.


M31

La galassia di Andromeda appare nelle notti limpide come un oggetto nebulare di magnitudine 4.9. Fu il primo oggetto che si scoprì essere extragalattico.


M33

Anche la galassia del Triangolo fu uno dei primi oggetti extragalattici ad essere studiati. Solo con la risoluzione della galassia in stelle si é potuto determinare la distanza.


Tipi di galassie

E.P. Hubble classificò vari tipi di galassie. I quattro grandi raggruppamenti sono:

• ellittiche,• spirali,• spirali barrate,• irregolari.


Galassie a spirale

Le galassie a spirale sono di gran lunga le più numerose. Ciò é dovuto al fatto che sono più grandi rispetto agli altri tipi e dunque é più facile la loro individuazione.


Galassie a spirale barrata

A differenza del tipo precedente, queste galassie presentano una barra più o meno pronunciata che si diparte dal nucleo e dalla quale si dipartono le braccia a spirale.


Ellittiche

Le galassie ellittiche hanno forma che passa dall’essere quasi circolare a molto più allungate, avendo un appiattimento massimo che può arrivare al massimo a circa 3:1.


Irregolari

Sono il gruppo più scarno. Sono galassie dalla forma indefinita. Attualmente sono fecondissime di nuove stelle anche se sono un migliaio di volte meno dense di quelle a spirali.


Le diversitàLa differenza di evoluzione delle varie galassie é direttamente collegata alla formazione di stelle. Nelle galassie a spirale tutta la materia disponibile é stata utilizzata per la formazione di stelle, in quelle ellittiche solo una parte ed il gas rimasto si é addensato principalmente sul piano galattico, mentre in quelle irregolari la produzione di stelle é un processo tardivo ed é per tale motivo che in quest’ultimo tipo si trovano oggi molte stelle in formazione.


Lo zoo delle galassie

Vi sono molti tipi di galassie per le quali la classificazione di Hubble va un po’ stretta: troviamo galassie dalle diverse caratteristiche fisiche ed altre che interagiscono coi membri vicini.

• Radiogalassie• Quasar• BL Lac• Blazar• Liner• Seyfert• Markanian o N


Radiogalassie

Sono galassie a spirale o ellittiche che presentano una radiazione radio dal migliaio al milione più volte intensa rispetto a quella normali. La più intensa radiosorgente é Cynus A.


QuasarLe quasar sono potenti sorgenti di radiazione X e infrarossa. Si vedono come punti luminosi, ma sono gli oggetti più distanti conosciuti dall’uomo. Il processo che li rende così luminosi non é molto chiaro. Tra le varie ipotesi si suppone che sia una galassia in formazione.


BL LacIl nome deriva da una stella che successivamente si é scoperto essere il nucleo attivo di una galassia ellittica. La caratteristica é che presenta uno spettro continuo privo di righe.


Blazar

Blazar sta a significare BLLacQuaSar. La parola richiamo il termine fiamma, infatti questi oggetti presentano bruschi aumenti di luminosità.


Liner

I Liner é l’acronimo di Low Ionization Nuclear Emission Region, in esse le emissioni gassose provengono da gas a bassa ionizzazione.


Seyfert

Queste galassie presentano un nucleo talmente luminoso che mette in ombra I bordi circostanti. Prendono il nome da colui che per primo le catalogò e studiò.


Markanian o NPrendono nome dall’astrofisico russo che le ha studiate. Presentano nuclei brillanti e radiazione più blu e ultravioletta rispetto alle galassie normali. Queste caratteristiche sono indice di attività più o meno intensa dei loro nuclei.


L’oggetto di Hoag

Questo oggetto prende il nome del suo scopritore. Si tratta di una galassia ellittica, con un nucleo perfettamente circolare, circondata da un anello altrettanto circolare.


Galassie interagentiPuò capitare che alcune galassie interagiscano per effetto della reciproca attrazione gravitazionale. In questo cosa scoviamo galassie a nuclei multipli che presentano strane forme. La galassia formatasi raggiunge dimensioni ragguardevoli, anche 60 volte maggiore della nostra Galassia.


InterazioneQui si vede una simulazione di due galassie interagenti I cui piani sono inclinati l’uno rispetto all’altro di 60 gradi. Risulta praticamente impossibile che vi sia uno scontro tra stelle in questa fase in quanto la distanza stella-stella é molto elevata.


Gruppo Locale

La Via Lattea ha parte del cosiddetto gruppo locale, un insieme di una ventina di galassie in cui spiccano M31 e M33 e le Nubi di Magellano, galassie satelliti della nostra. La maggior parte delle galassie sono ellittiche o irregolari. Il diametro é di circa 3 milioni di a.l.


Superammasso della Vergine

Il gruppo locale fa parte del cosiddetto superammasso della Vergine. La posizione della Via Lattea é periferica ed il centro é dominato dall’ammasso della Vergine che si trova a 70 milioni di a.l.


Il vuoto intergalattico

Lo spazio tra galassia e galassia non é vuoto come si potrebbe pensare. Si é scoperta la presenza di gas con densità molto inferiori a quelle del gas interstellare, ma che presentano la stessa composizione chimica, con forti righe di assorbimento. Ciò fa pensare che tale gas sia stato espulso in qualche modo dalle galassie e non sia originale dell’età primordiale.


Distribuzione delle galassieLa disposizione delle galassie non é uniforme. L’universo é dominato da grandi vuoti sferici, del diametro dell’ordine dei milioni di a.l., e le galassie si addensano sulla superficie di tali vuoti.


La Grande Muraglia

Osservando la disposizione delle galassie ci si accorge che esiste una lunga concentrazione di galassie che formano una vera e propria barriera denominata Grande Muraglia.


Il grande attrattoreLa Via Lattea orbita intorno al baricentro del Gruppo Locale, che a sua volta orbita attorno al baricentro del superammasso della Vergine. Ci si é accorti che il superammasso ha un moto spurio riscontrato anche nei superammassi vicini. Tale moto, non confondibile col moto di espansione dell’universo, sta dirigendoci verso un punto a metà strada con la Grande Muraglia, un luogo individuato nella Croce del Sud. La massa che ci attrae é di 100000 Via Lattea, ma tale zona é di difficile esplorazione a causa della polvere interstellare del piano galattico.


Cam

ille

Flam

mar

ion,

Ast

rono

mia

pop

olar

e, 1

925.

Lo spettacolo dell’universosi trasfigura davanti alla nostra mente

colma di stupore.Non sono più blocchi di materia,

inerti ed errabondinell’eterna notte silente,

che Urania ci addita nel fondo dei cieli:è la vita, la vita immensa,

universale, eterna,che si dispiega in flussi armoniosi

fino agli orizzonti inaccessibilidell’infinito in perpetua fuga!

Quale meravigliosa fuga!Quale meravigliosa impresa!

Quali splendori da contemplare!Quali vastità da percorrere!

È una sterminata galleria di immagini,frutto delle nobili e pacifiche conquistedell’ingegno umano; conquiste sublimi,

che non sono costate né sangue né lacrime,che ci fanno vivere

nella conoscenza del Veroe nella contemplazione del Bello!

Science

Nel regno delle galassie