Galassie
Cultura
LE GALASSIE
Le galassie e l'universo
Una galassia e' un grande insieme di stelle, sistemi, ammassi ed associazioni stellari, gas e polveri (che formano il mezzo interstellare), legati dalla reciproca forza di gravita'. Le galassie sono oggetti dalle vastissime dimensioni; variano dalle piu' piccole galassie nane, contenenti poche decine di milioni di stelle, alle galassie giganti, che hanno anche mille miliardi di stelle, orbitanti attorno ad un comune centro di massa. Le galassie sono state categorizzate secondo la loro forma apparente, ossia sulla base della loro morfologia visuale. Una tipologia molto diffusa e' quella ellittica, che, come si puo' ben arguire dal nome, ha un profilo ad ellisse. Le galassie spirali possiedono invece una forma discoidale con delle strutture spiraliformi che si dipartono dal nucleo. Le galassie con forma irregolare o insolita sono dette galassie peculiari; la loro strana forma e' solitamente il risultato degli effetti delle interazioni mareali con le galassie vicine. Se tali interazioni sono particolarmente intense, a causa della grande vicinanza tra le strutture galattiche, puo' aver luogo la fusione delle due galassie, che risulta nella formazione di una galassia irregolare. La collisione tra due galassie da' spesso origine ad intensi fenomeni di formazione stellare. Nell'universo osservabile sono presenti probabilmente piu' di 100 miliardi di galassie; gran parte di esse ha un diametro compreso fra 1000 e 100.000 parsec e sono di solito separate da distanze dell'ordine di milioni di parsec (megaparsec, Mpc).
Lo spazio intergalattico e' parzialmente colmato da un tenue gas, la cui densita' e' inferiore ad un atomo al metro cubo. Nella maggior parte dei casi le galassie sono disposte nell'Universo organizzate secondo precise gerarchie associative, dalle piu' piccole associazioni, formate da alcune galassie, agli ammassi, che possono essere formati anche da migliaia di galassie. Tali strutture, a loro volta, si associano nei piu' imponenti superammassi galattici. Queste grandi strutture sono di solito disposte all'interno di enormi correnti (come la cosiddetta Grande Muraglia) e filamenti, che circondano immensi vuoti dell'Universo. Sebbene non sia ancora del tutto ben chiaro, la materia oscura sembra costituire circa il 90% della massa di gran parte delle galassie a spirale, mentre per le galassie ellittiche si ritiene che questa percentuale sia minore, variando fra lo 0 e circa il 50 per cento. I dati provenienti dalle osservazioni inducono a pensare che al centro di molte galassie, sebbene non di tutte, esistano dei buchi neri supermassicci; la presenza di questi singolari oggetti spiegherebbe l'attivita' del nucleo delle galassie cosiddette attive. Tuttavia la loro presenza non implica necessariamente che la galassia che li ospiti sia attiva, dato che anche la Via Lattea sembrerebbe nascondere nel suo nucleo uno di questi buchi neri.
Galassie Ellittiche
Il sistema di classificazione di Hubble considera le galassie come "ellittiche" (indicate dalla lettera "E") in base alla loro ellitticita', ossia alla loro apparenza sferica piu' o meno allungata; la scala di misura parte dalla classe E0, indicante le galassie di aspetto quasi sferico, alla classe E7, fortemente allungate. Queste galassie hanno un profilo ellissoidale, che conferisce loro un'apparenza piu' o meno ellittica a seconda dell'angolo di visuale. All'apparenza mostrano pochi dettagli e in genere possiedono al loro interno un quantita' relativamente bassa di materia interstellare. Di conseguenza queste galassie possiedono un numero esiguo di ammassi aperti e un tasso ridotto di formazione stellare; sono formate anzi da stelle generalmente piuttosto vecchie ed evolute, orbitanti attorno ad un centro comune di gravita' secondo direzioni casuali. Tali caratteristiche le rendono in parte simili ai ben piu' piccoli ammassi globulari. Le galassie piu' imponenti sono dette ellittiche giganti. Si pensa che molte galassie ellittiche si siano formate a causa di interazioni fra galassie, che terminano nella collisione e nella successiva fusione dell'una nell'altra; come conseguenza di cio' possono crescere di dimensioni fino a raggiungere il diametro delle galassie spirali, ma con un numero di stelle decisamente superiore. Le galassie ellittiche giganti sono spesso presenti al centro di grandi ammassi di galassie, di cui spesso costituiscono i componenti piu' massicci, dove le interazioni tra singole galassie possono avvenire piu' frequentemente. Le galassie starburst sono il risultato di collisioni galattiche che possono dar luogo ad una galassia ellittica.
Galassie a spirale
Le galassie spirali consistono in un disco di stelle e materia interstellare rotante attorno ad un centro, simile per composizione e caratteristiche ad una galassia ellittica, in quanto e' composto da stelle generalmente di eta' avanzata. All'esterno del centro, chiamato bulge (o rigonfiamento centrale), si trovano i bracci di spirale, relativamente luminosi. Nello schema di classificazione di Hubble, le galassie spirali sono indicate con la lettera S, seguita dalle lettere minuscole a, b o c, che indicano il grado di spessore dei bracci di spirale e la dimensione del bulge centrale. Una galassia di tipo Sa possiede dei bracci molto ben avvolti e poco definiti ed un nucleo centrale relativamente grande; viceversa, un galassia di tipo Sc ha dei bracci ben definiti ed un rigonfiamento centrale molto ridotto. Nelle galassie a spirale i bracci hanno un andamento simile a quello di una spirale logaritmica, una figura che si puo' teoricamente mostrare come risultato di un disturbo nella rotazione uniforme della massa di stelle. Come le stelle, i bracci di spirale ruotano attorno al centro, ma con una velocita' angolare che varia da punto a punto: questo significa che le stelle transitano all'interno e all'esterno dei bracci di spirale, e la loro velocita' di rivoluzione diminuisce nelle stelle che si trovano nelle regioni esterne ai bracci, mentre e' piu' rapida per le stelle che vi si trovano all'interno. Si pensa che i bracci di spirale siano delle aree ad alta densita' di materia, o meglio delle onde di densita'. Come le stelle si muovono attraverso il braccio, la velocita' spaziale di ciascuna di esse viene modificata dalle forze gravitazionali della densita' piu' elevata; questa velocita' ridiminuisce come le stelle riescono dal braccio di spirale. Questo effetto ad "onda" puo' essere paragonato ad un punto di traffico intenso di un'autostrada, con le auto costrette a rallentare in determinati punti. I bracci di fatto sono visibili a causa della loro alta densita', che facilita per altro la formazione stellare, e spesso nascondono al loro interno stelle giovani e luminose.
Un buon numero di galassie spirali mostrano una struttura stellare lineare a forma di barra che attraversa il nucleo, da cui si dipartono i bracci di spirale. Nella classificazione di Hubble tali galassie sono indicate con la sigla SB, accompagnata dalle lettere minuscole a, b o c, che indicano la forma e l'avvolgimento dei bracci di spirale allo stesso modo in cui vengono classificate le galassie spirali normali. Gli astrofisici ritengono che le barre siano delle strutture temporanee che si formano come risultato di un'onda di densita' che irradia in direzioni opposte dal nucleo, oppure siano il risultato di forze di marea con un'altra galassia. Molte galassie spirali barrate sono attive, forse a causa dell'incanalamento dei gas all'interno del nucleo, lungo i bracci. La nostra Galassia, la Via Lattea e' una galassia a spirale barrata di grandi dimensioni, con un diametro di circa 100.000 anni luce (30 kpc) ed uno spessore di circa 3000 anni luce (1 kpc); contiene circa 200 miliardi di stelle (2 per1011) ed ha una massa totale di circa 600 miliardi (6 per1011) di masse solari.
Il sistema di classificazione di Hubble considera le galassie come "ellittiche" (indicate dalla lettera "E") in base alla loro ellitticita', ossia alla loro apparenza sferica piu' o meno allungata; la scala di misura parte dalla classe E0, indicante le galassie di aspetto quasi sferico, alla classe E7, fortemente allungate. Queste galassie hanno un profilo ellissoidale, che conferisce loro un'apparenza piu' o meno ellittica a seconda dell'angolo di visuale. All'apparenza mostrano pochi dettagli e in genere possiedono al loro interno un quantita' relativamente bassa di materia interstellare. Di conseguenza queste galassie possiedono un numero esiguo di ammassi aperti e un tasso ridotto di formazione stellare; sono formate anzi da stelle generalmente piuttosto vecchie ed evolute, orbitanti attorno ad un centro comune di gravita' secondo direzioni casuali. Tali caratteristiche le rendono in parte simili ai ben piu' piccoli ammassi globulari. Le galassie piu' imponenti sono dette ellittiche giganti. Si pensa che molte galassie ellittiche si siano formate a causa di interazioni fra galassie, che terminano nella collisione e nella successiva fusione dell'una nell'altra; come conseguenza di cio' possono crescere di dimensioni fino a raggiungere il diametro delle galassie spirali, ma con un numero di stelle decisamente superiore. Le galassie ellittiche giganti sono spesso presenti al centro di grandi ammassi di galassie, di cui spesso costituiscono i componenti piu' massicci, dove le interazioni tra singole galassie possono avvenire piu' frequentemente. Le galassie starburst sono il risultato di collisioni galattiche che possono dar luogo ad una galassia ellittica.
Galassie a spirale
Le galassie spirali consistono in un disco di stelle e materia interstellare rotante attorno ad un centro, simile per composizione e caratteristiche ad una galassia ellittica, in quanto e' composto da stelle generalmente di eta' avanzata. All'esterno del centro, chiamato bulge (o rigonfiamento centrale), si trovano i bracci di spirale, relativamente luminosi. Nello schema di classificazione di Hubble, le galassie spirali sono indicate con la lettera S, seguita dalle lettere minuscole a, b o c, che indicano il grado di spessore dei bracci di spirale e la dimensione del bulge centrale. Una galassia di tipo Sa possiede dei bracci molto ben avvolti e poco definiti ed un nucleo centrale relativamente grande; viceversa, un galassia di tipo Sc ha dei bracci ben definiti ed un rigonfiamento centrale molto ridotto. Nelle galassie a spirale i bracci hanno un andamento simile a quello di una spirale logaritmica, una figura che si puo' teoricamente mostrare come risultato di un disturbo nella rotazione uniforme della massa di stelle. Come le stelle, i bracci di spirale ruotano attorno al centro, ma con una velocita' angolare che varia da punto a punto: questo significa che le stelle transitano all'interno e all'esterno dei bracci di spirale, e la loro velocita' di rivoluzione diminuisce nelle stelle che si trovano nelle regioni esterne ai bracci, mentre e' piu' rapida per le stelle che vi si trovano all'interno. Si pensa che i bracci di spirale siano delle aree ad alta densita' di materia, o meglio delle onde di densita'. Come le stelle si muovono attraverso il braccio, la velocita' spaziale di ciascuna di esse viene modificata dalle forze gravitazionali della densita' piu' elevata; questa velocita' ridiminuisce come le stelle riescono dal braccio di spirale. Questo effetto ad "onda" puo' essere paragonato ad un punto di traffico intenso di un'autostrada, con le auto costrette a rallentare in determinati punti. I bracci di fatto sono visibili a causa della loro alta densita', che facilita per altro la formazione stellare, e spesso nascondono al loro interno stelle giovani e luminose.
Un buon numero di galassie spirali mostrano una struttura stellare lineare a forma di barra che attraversa il nucleo, da cui si dipartono i bracci di spirale. Nella classificazione di Hubble tali galassie sono indicate con la sigla SB, accompagnata dalle lettere minuscole a, b o c, che indicano la forma e l'avvolgimento dei bracci di spirale allo stesso modo in cui vengono classificate le galassie spirali normali. Gli astrofisici ritengono che le barre siano delle strutture temporanee che si formano come risultato di un'onda di densita' che irradia in direzioni opposte dal nucleo, oppure siano il risultato di forze di marea con un'altra galassia. Molte galassie spirali barrate sono attive, forse a causa dell'incanalamento dei gas all'interno del nucleo, lungo i bracci. La nostra Galassia, la Via Lattea e' una galassia a spirale barrata di grandi dimensioni, con un diametro di circa 100.000 anni luce (30 kpc) ed uno spessore di circa 3000 anni luce (1 kpc); contiene circa 200 miliardi di stelle (2 per1011) ed ha una massa totale di circa 600 miliardi (6 per1011) di masse solari.
Galassie peculiari
Le galassie cosiddette peculiari sono formazioni che sviluppano proprieta' insolite, dovute all'interazione e alle forze mareali di altre galassie. Un esempio di questa classe di oggetti e' la galassia ad anello, che possiede una struttura anulare di stelle e mezzo interstellare che circonda una barra centrale. Si pensa che una galassia ad anello si possa formare qualora una galassia piu' piccola passi attraverso il nucleo di una galassia spirale. Probabilmente un evento come questo si e' verificato nella Galassia di Andromeda, la quale, se osservata nell'infrarosso, mostra una struttura ad anello multipla. Una galassia lenticolare e' invece una forma intermedia che ha sia le proprieta' delle galassie ellittiche sia quelle delle galassie spirali. Sono classificate secondo la sequenza di Hubble con la sigla S0 e possiedono dei bracci di spirale non definiti, con un alone ellittico di stelle. In aggiunta a queste due classi esiste una grande varieta' di galassie che non possono essere classificate ne come ellittiche, ne come spirali: di solito ci si riferisce a queste galassie con l'appellativo di galassie irregolari. Una galassia Irr-I possiede alcune strutture che non possono allinearsi con lo schema di Hubble; una galassia Irr-II invece non possiede neppure una struttura che ricordi la sequenza di Hubble, perche' potrebbero essere state distrutte da diverse interazioni. Un esempio di galassie irregolari vicine alla nostra Galassia sono le due Nubi di Magellano.
Galassie nane
Nonostante l'apparente prevalenza delle grandi galassie ellittiche o a spirale, la gran parte delle galassie dell'Universo sono in reala'à delle galassie nane; queste deboli galassie possiedono circa un centesimo del diametro della Via Lattea e contengono al massimo appena qualche miliardo di stelle. Molte galassie nane orbitano come satelliti attorno ad una singola grande galassia; la Via Lattea, ad esempio, possiede poco meno di una ventina di galassie satelliti, ma secondo alcuni studi ne esisterebbero altre ancora da scoprire; alcune ipotesi suggeriscono che il loro numero possa aggirarsi sui 300 - 500. Le galassie nane sono a loro volta classificate come ellittiche, spirali ed irregolari. Dato che le galassie nane ellittiche spesso mostrano somiglianze con le galassie ellittiche giganti, sono spesso chiamate galassie nane sferoidali.
Galassie ''Green bean'' (fagiolino)
Recentemente e' stata scoperta una nuova classe di galassie denominate ''green bean'' (fagiolino) a causa del loro colore e al fatto che assomigliano ma in grande alle galassie ''green pea'' (galassie ''pisello verde''). Essa date le ''modiche'' dimensioni risplende interamente la luce riflessa di un buco nero centrale supermassiccio. La prima galassia osservata con queste caratteristiche si trova nella costellazione dell'Acquario ad una distanza di circa 3,7 miliardi di anni luce. La successiva analisi dei dati da parte dell'equipe ha rivelato che il buco nero non e' molto attivo al centro, sicuramente meno di quanto ci si attendesse dalla dimensione e dall'intensita' della regione illuminata. Gli esperti pensano che le regioni incandescenti siano un'eco del passato, di quando cioe' il buco nero centrale era molto piu' attivo, e che diventeranno sempre meno brillanti a mano a mano che le ultime radiazioni dal buco nero attraversando la galassia si perderanno nello spazio. Attualmente sono state trovate altre 16 galassie con proprieta' simili, confermate poi da osservazioni effettuate al telescopio Gemini Sud.
Le galassie cosiddette peculiari sono formazioni che sviluppano proprieta' insolite, dovute all'interazione e alle forze mareali di altre galassie. Un esempio di questa classe di oggetti e' la galassia ad anello, che possiede una struttura anulare di stelle e mezzo interstellare che circonda una barra centrale. Si pensa che una galassia ad anello si possa formare qualora una galassia piu' piccola passi attraverso il nucleo di una galassia spirale. Probabilmente un evento come questo si e' verificato nella Galassia di Andromeda, la quale, se osservata nell'infrarosso, mostra una struttura ad anello multipla. Una galassia lenticolare e' invece una forma intermedia che ha sia le proprieta' delle galassie ellittiche sia quelle delle galassie spirali. Sono classificate secondo la sequenza di Hubble con la sigla S0 e possiedono dei bracci di spirale non definiti, con un alone ellittico di stelle. In aggiunta a queste due classi esiste una grande varieta' di galassie che non possono essere classificate ne come ellittiche, ne come spirali: di solito ci si riferisce a queste galassie con l'appellativo di galassie irregolari. Una galassia Irr-I possiede alcune strutture che non possono allinearsi con lo schema di Hubble; una galassia Irr-II invece non possiede neppure una struttura che ricordi la sequenza di Hubble, perche' potrebbero essere state distrutte da diverse interazioni. Un esempio di galassie irregolari vicine alla nostra Galassia sono le due Nubi di Magellano.
Galassie nane
Nonostante l'apparente prevalenza delle grandi galassie ellittiche o a spirale, la gran parte delle galassie dell'Universo sono in reala'à delle galassie nane; queste deboli galassie possiedono circa un centesimo del diametro della Via Lattea e contengono al massimo appena qualche miliardo di stelle. Molte galassie nane orbitano come satelliti attorno ad una singola grande galassia; la Via Lattea, ad esempio, possiede poco meno di una ventina di galassie satelliti, ma secondo alcuni studi ne esisterebbero altre ancora da scoprire; alcune ipotesi suggeriscono che il loro numero possa aggirarsi sui 300 - 500. Le galassie nane sono a loro volta classificate come ellittiche, spirali ed irregolari. Dato che le galassie nane ellittiche spesso mostrano somiglianze con le galassie ellittiche giganti, sono spesso chiamate galassie nane sferoidali.
Galassie ''Green bean'' (fagiolino)
Recentemente e' stata scoperta una nuova classe di galassie denominate ''green bean'' (fagiolino) a causa del loro colore e al fatto che assomigliano ma in grande alle galassie ''green pea'' (galassie ''pisello verde''). Essa date le ''modiche'' dimensioni risplende interamente la luce riflessa di un buco nero centrale supermassiccio. La prima galassia osservata con queste caratteristiche si trova nella costellazione dell'Acquario ad una distanza di circa 3,7 miliardi di anni luce. La successiva analisi dei dati da parte dell'equipe ha rivelato che il buco nero non e' molto attivo al centro, sicuramente meno di quanto ci si attendesse dalla dimensione e dall'intensita' della regione illuminata. Gli esperti pensano che le regioni incandescenti siano un'eco del passato, di quando cioe' il buco nero centrale era molto piu' attivo, e che diventeranno sempre meno brillanti a mano a mano che le ultime radiazioni dal buco nero attraversando la galassia si perderanno nello spazio. Attualmente sono state trovate altre 16 galassie con proprieta' simili, confermate poi da osservazioni effettuate al telescopio Gemini Sud.