Galassie

Profondo universo






Nello spazio sconfinato dell' universo, che per alcuni risulta essere finito e per altri infinito (la discussione scientifica è ancora aperta) esistono una moltitutine di oggetti celesti, lontani anni luce dalla nostra posizione spaziale e temporale, ancor più lontani dalla nostra esperienza e conoscienza umana. Questi oggetti, alcuni davvero misteriosi, per lo più invisibili all' occhio umano, ci inviano dei flebili segnali sotto forma di radiazioni magnetiche e luminose che solo con potenti strumenti moderni quali spettroscopi, telescopi e radiotelescopi, riusciamo oggi a captare e a decifrarne alcuni significati. Grazie a questi strumenti e grazie all' opera di esimi scienziati, matematici, astrofisici ed astronomi che dedicano o hanno dedicato la loro vita allo studio di questi oggetti, oggi cominciamo ad avere un quadro più dettagliato e realistico della materia che popola l' universo più profondo.

A.M



galassie







LE GALASSIE

Le galassie sono composte da moltitudini di stelle, sistemi, ammassi , associazioni stellari, gas e polveri (che formano il mezzo interstellare), che legati dalla forza di gravità ruotano attorno ad un comune centro di massa. Sono raggruppate in sistemi di varie dimensioni: sistemi multipli, gruppi, ammassi, superammassi.
Le dimensioni variano dalle più piccole galassie nane, contenenti poche decine di milioni di stelle, alle galassie giganti, che ne contengono alcune migliaia di miliardi.
Nell' universo visibile sono presenti probabilmente più di 100 miliardi di galassie; gran parte di esse ha un diametro compreso fra 1000 e 100.000 parsec ( ricordiamo che 1 persec= 3.261563777 anni luce) e sono di solito separate da distanze dell'ordine di milioni di parsec (megaparsec). Lo spazio intergalattico è parzialmente colmato da gas e polveri, la cui densità è inferiore ad un atomo al metro cubo.


La Via Lattea

Tutte le stelle che possiamo osservare ad occhio nudo dalla Terra, appartengono alla nostra galassia, la Via Lattea. SI tratta di una galassia spirale formata da Via Lattea e il Solecirca 300 miliardi di stelle ed il Sole è una di queste situato a circa 27.000 anni luce dal centro della Galassia, nel braccio di Orione, uno dei bracci a spirale della nostra Galassia, situato tra il braccio di Perseo (più esterno) e quello del Sagittario (più interno). Il diametro massimo della Galassia è di 100 000 anni luce e lo spessore medio è di circa 1700 anni luce.
Nella foto accanto, utilizzando l’ immagine di una galassia simile ala nostra, abbiamo riportato la posizione del Sole. Le stelle (di cui appena 6000 visibili a occhio nudo) sono più fitte nel centro e più rade alla periferia dei bracci, immerse in nubi di gas e polveri interstellari, localmente concentrate in nebulose.
La Via Lattea fa parte di un insieme di galassie, chiamato “Gruppo Locale”, al quale appartengono anche la Grande Galassia di Andromeda (M31), visibile ad occhio nudo ed una trentina di altre galassie satelliti più piccole, tra le quali spiccano le Nubi di Magellano, M32, M110 e la Galassia del Triangolo. Tutte queste sono legate gravitazionalmente tra loro e si muovono seguendo assieme l’espansione dell’ universo.
Tra le galassie riconoscibili a vista che ci appaiono come piccolissimi banchi di nebbia luminosi, abbiamo le due Nubi di Magellano e la galassia di Andromeda che sono anche le più vicine alla nostra galassia.



Nubi di Magellano Galassia di Andromeda


Classificazione delle Galassie

In base alle loro caratteristiche morfologiche, le galassie sono classificate, secondo uno schema originariamente proposto da Edwin P. Hubble, in cinque tipi principali (suddivisi a loro volta in varie sottoclassi): galassie ellittiche, lenticolari, spirali normali, spirali barrate ed irregolari.
Vediamole nel dettaglio:

Classificazione di Hubble


galassie ellittiche (E), la cui forma è riconducibile a quella di un ellissoide di rotazione; come indica la loro luminosità, che decresce dal centro verso la periferia, in esse la maggior parte delle stelle si trova addensata intorno al centro della galassia e non hanno praticamente nubi di gas e polveri. A seconda della loro forma più o meno appiattita, esse sono ulteriormente suddivise in 8 sottogruppi, (da E0 a E7: il numero indica l'appiattimento crescente).

galassie a spirale (S), di forma discoidale, simili a grandi girandole luminose, in cui, da un brillante nucleo centrale si dipartono lunghi bracci a spirale. In esse si alternano regioni luminose, dovute a un maggior addensamento di stelle, e regioni oscure, in cui sono presenti nubi di gas e polveri. Sono ulteriormente suddivise in tre sottogruppi, distinti dalle lettere a, b, c (Sa, Sb e Sc), con cui si indicano le differenti dimensioni del nucleo (molto pronunciate in a, trascurabili in c). La Via Lattea si può collocare nella sottoclasse Sb;

galassie a spirale barrata (SB), con nucleo a forma di barra, dai cui estremi partono i bracci. Anche queste galassie si suddividono in tre sottogruppi (SBa, SBb e SBc) con criteri analoghi a quelli delle spirali normali;

galassie lenticolari (S0) è un tipo di galassia intermedio tra le ellittiche e le spirali. Le galassie lenticolari hanno un disco (come le spirali) che contiene poca o nessuna materia interstellare che è stata utilizzata o perduta e pertanto presentano una ridotta attività di formazione stellare. Sono di conseguenza costituite per lo più da stelle vecchie (come le galassie ellittiche). Nella maggior parte delle galassie lenticolari la polvere interstellare si trova solo vicino al nucleo e generalmente segue il profilo del bulge, il rigonfiamento centrale

galassie irregolari (Ir), di forma non ben definita, con massa e luminosità in genere ridotte. L'irregolarità può essere causata da parecchi fenomeni, come la fusione tra galassie o la deformazione dovuta all'effetto gravitazionale di una galassia vicina più massiccia. Sono generalmente abbastanza ricche di gas, polvere interstellare e stelle giovani. Gli esempi più noti sono la Grande e la Piccola Nube di Magellano.

Oggi si ritiene che quasi tutte le galassie, inclusa la nostra Via Lattea, contengano un buco nero supermassiccio al loro centro. Con massa di milioni o miliardi di volte quella del Sole, questi strani oggetti, sarebbero in grado di attrarre e distruggere qualsiasi corpo celeste che si trovi nel suo raggio di azione gravitazionale. Ciò che resta della materia ancora nessuno lo sa ma sembra che nemmeno i fotoni (particelle componenti la luce) riescano a sfuggire al suo abbraccio mortale. Oggi si riescono a localizzare grazie agli effetti gravitazionali che subiscono alcuni corpi celesti che si trovano nelle sue vicinanze.



Tabella: galassie del gruppo locale

galassie del gruppo locale



Galassie attive

Le galassie sono molto diverse tra di loro per forma e dimensioni, ma alcune sono assolutamente fuori dell’ ordinario. Alcune galassie dette “galassie attive “ oppure nuclei galattici attivi (in inglese:AGN) emettono un’ enorme quantità di energia nello spazio delle onde elettromagnetiche. A seconda del tipo di galassia tale energia si può presentare in diverse lunghezze d’ onda :luce visibile, infrarosso, onde radio, ultravioletto ,raggi X e raggi gamma.

Galassie attive

Le galassie attive comprendono: quasar, blazar, radiogalassie e galassie di Seyfert.
Esse spesso presentano getti di plasma espulsi a milioni di anni luce. Non si sa bene come si producano questi getti ma si pensa che tutte le galassie attive siano alimentate da un unico motore: un buco nero supermassiccio avente una massa di milioni o forse miliardi di masse solari.
Alcuni astronomi ritengono che tutti questi tipi di galassie siano sostanzialmente la stessa cosa solo che ci appaiono diverse a causa del loro diverso orientamento nello spazio. Le galassie attive sono circa 1% della popolazione totale delle galassie note.

  • Quasar

Le quasar(da "quasi stellar radio source") sono tra gli oggetti celesti piu' misteriosi e affascinanti sperduti nel prifondo universo. Si tratta di galassie lontanissime, le piu' lontane a noi note (da 2 a 12 miliardi di anni luce), che emettono una enorme quantita' di energia, sottoforma di onde radio e radiazioni ultraviolette, dalla regione nucleare. Le quasar sono conosciute da pochi decenni; la prima fu identificata nel 1962 mediante il radiotelescopio di Parks in Australia. Esse appaiono al telesccopio come dei puntini luminosi, di aspetto stellare. Il loro spettro mostra pero' delle caratteristiche diverse dalle stelle: le righe spettrali sono notevolmente spostate verso il rosso. Questo e' dovuto al fatto che si allontanano da noi ad una velocitè che è circa la metà della velocità della luce e quindii soggette ad un redshift molto alto.
A causa della loro distanza, la luminosita' ottica delle quasar é molto bassa poiché diminuisce in modo proporzionale al quadrato della distanza della sorgente. Nonostante appaiano come semplici oggetti stellari, presentano una energia luminosa da 100 a 1000 volte maggiore delle galassie giganti. La maggior parte della radiazione emessa dalle quasar fa parte delle bande radio e infrarosse, al contrario delle galassie normali, che emettono prevalentemente nell' ottico.

  • Blazar

I blazar sono simili alle quasar con la differenza che cambierebbe l'angolazione della visuale terrestre e l'energia, anche luminosa, irradiata da questi AGN. Il segnale dei blazar punta direttamente verso la Terra (il suo piano visuale) e l’energia sarebbe più concentrata ed intensa, (essendo allineata al piano di osservazione degli strumenti astronomici, a partire dai telescopi in banda ottica).

  • Radiogalassie

In accordo col nome, sono galassie che emettono principalmente nel campo delle onde radio. Sono di forma ellittica e tipicamente costituite di due lobi di emissione simmetricamente opposti rispetto alla galassia ottica cui sono associati. La distanza tra i due lobi può raggiungere i 6 Mpc, quindi le radio-galassie hanno dimensioni oltre 10 volte maggiori quelle di una normale galassia come la nostra Via Lattea.

  • Galassie di Seyfert

Scoperte dall'astrofisico Carl Keenan Seyfert nel 1943, queste galassie, di forma spirale, emettono principalmente onde elettromagnetiche nell'infrarosso e raggi X. Le loro regioni centrali mostrano una luminosità più elevata del normale e dall’ analisi spettrale risultano righe molto larghe in emissione probabilmente prodotte da nuvole di gas dense e ad alto grado di ionizzazione in moto a grandi velocità. In queste galassie si nota la presenza , lungo il piano galattico, di un toro (ciambella) di polveri che avvolge il loro nucleo detto toro molecolare. Si pensa che questa caratteristica modifichi le proprietà osservative di tali galassie a seconda dell'inclinazione del piano di osservazione.

Ammassi e Superammassi di Galassie

Come le stelle, che sotto l’ effetto di campi gravitazionali, si raggruppano a formare ammassi stellari, così le galassie si raggruppano in vasti ammassi di galassie. Alcuni sono vecchi quasi quanto l’ universo stesso. Gli astronomi classificano gli ammassi di Massive Cluster Survey

galassie secondo la densità ed il numero dei loro membri. Il Gruppo Locale , quello al quale appartiene la nostra Via Lattea, è un esempio di piccolo ammasso popolato da alcune dozzine di elementi, mentre esistono strutture gigantesche, quali gli ammassi della Vergine e della Chioma di Berenice, che si estendono per milioni di anni-luce e contengono miglia glia di galassie.
Inizialmente si pensava che gli ammassi di galassie fossero caratterizzate solo dalla concentrazione di galassie osservate nell'ottico. Con l'evolversi delle osservazioni nella banda X, a partire dal 1970 con il satellite UHURU e poi coi successivi satelliti, si é stabilito che esistono tre componenti principali: le galassie, il gas intergalattico ( ICM Intra Cluster Medium ) e la materia oscura. Queste tre componenti contribuiscono alla massa totale rispettivamente per il 5% (galassie) , il 15% (ICM), 80% (materia oscura).
Il gas intergalattico (ICM) è costituito da un plasma composto da elettroni e ioni con densità compresa tra 10^-2 e 10^-4 cm^-3 e con temperatura compresa tra 10^7 e 10^8 gradi Kelvin.
Da osservazioni eseguite in banda X, si e trovato che circa il 80% della massa totale di un ammasso tipico non é visibile in nessuna banda dello spettro elettromagnetico. Questa massa mancante è stata chiamata” materia oscura” a causa della sua assente interazione elettromagnetica. Per quello che sappiamo ad oggi, la materia oscura interagisce solo gravitazionalmente.
Gli ammassi di galassie hanno un'estensione spaziale in media di circa 1Mpc.

Esistono, in fine, superammassi di galassie ognuno contenente un certo numero di ammassi di galassie. image Sono le più grandi strutture legate da effetti graviazionali conosciute dell' Universo. Il Gruppo Locale cui appartiene la nostra Via Lattea, ad esempio, compone il superammasso della Vegine che, con un diametro di circa 100 milioni di anni-luce, contiene circa un centinaio di ammassi di galassie. Il Superammasso della Vergine e, di conseguenza anche il Gruppo Locale con la nostra Via Lattea, risulta essere parte di un più grande superammasso detto Laniakea (dall' hawaiano: Lani e Akea, Cieli Immisurabili).
Nella struttura a larga scala dell'universo gli ammassi sono disposti lungo sottili corridoi chiamati filamenti e proprio all'incrocio di questi filamenti viene a trovarsi una densità di ammassi tale da dar vita ai superammassi di galassie. Essi hanno una estensione che va da diverse centinaia di milioni a 10 miliardi di anni luce, coprendo oltre il 5% dell'Universo osservabile. Ad oggi, si contano nell'universo, circa 10 milioni di superammassi galattici.

Interazioni tra galassie

Mentre le stelle delle singole galassie sono relativamente distanti tra di loro, separate da decine di milioni di diametri stellari, le galassie, negli ammassi più densi, sono relativamente vicine , separate tra di loro solo da 10 o 20 diametri galattici. Ne deriva che le interazioni tra galassie sono abbastanza frequenti. Quando avvengono però, per quanto detto sopra, difficilmente le loro stelle entrano in collisione. Normalmente le due galassie “sfilano” l’ una attraverso l’ altra oppure si fondono dando vita ad una nuova galassia di massa maggiore e normalmente di forma ellittica. Le interazioni tra zone ampie e dense di gas (come le nebulose)leda-18516 presenti nelle due galassie può dare vita alla nascita di nuove stelle. Se le galassie che entrano in collisione anno velocità elevate dopo lo scontro continueranno per la loro strada. Tuttavia, a causa dell'interazione gravitazionale avranno forme e caratteristiche fortemente modificate. Nella foto a lato, scattata dal telescopio spaziale Hubble, è visibile l’ oggetto “LEDA 18516”. Si tratta di uno scontro tra due galassie che per la loro elevata velocità iniziale sono destinate a separarsi nuovamente per proseguire, profondamente trasformate, il loro viaggio nello spazio extragalattico.
L’ interazione galattica gioca un ruolo notevole nell’ evoluzione delle galassie e degli ammassi galattici. La nostra Via Lattea, ad esempio, si sta avvicinando alla galassia di Andromeda alla velocità di circa 500.000 Km/h e si fonderà con essa tra circa 3 miliardi di anni dando vita ad una entità più grande. A quel punto il nostro Sole, e con esso il nostro pianeta, o saranno scagliati nello spazio intergalattico oppure saranno assorbiti dalla nuova galassia.

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