Un angolo di Universo: la nostra Galassia

Un angolo di Universo: la nostra Galassia

Per lo studio delle galassie non si può prescindere dall'esaminare la nostra, che denominata dagli antichi Via Lattea, fa parte del Gruppo Locale insieme ad altre componenti fra le quali le galassie di Andromeda, del Triangolo e le Nubi di Magellano.

Il termine Via Lattea (tradotto dal Latino Via Lactea, a sua volta derivato dal greco Galaxia (gala, galactos significa 'latte') indica sia la galassia Via Lattea in cui ci troviamo, sia la debole banda di luce bianca che attraversa la sfera celeste, formata dalle stelle situate nel disco della galassia stessa, chiamata spesso semplicemente 'la Galassia', visto che ci siamo in mezzo. La galassia Via Lattea è una grande galassia a spirale barrata, con una massa totale di circa mille miliardi di volte quella del Sole, e contiene da 200 a 400 miliardi di stelle. È composta principalmente da un disco, da un bulge (rigonfiamento) al suo centro e infine da un alone sferoidale molto esteso. Le stelle nel disco della Galassia ruotano attorno al suo centro, che ospita probabilmente un buco nero. Il disco ha un diametro di circa 100.000 anni luce ed è circondato da una grande nube di idrogeno, curva e frastagliata ai bordi, che a sua volta è attorniata da un alone sferico contenente ammassi globulari. Questo alone sembra essere di dimensioni doppie del disco stesso.

Più al centro infine è stato registrato un grandissimo numero di stelle, ed è proprio questo il punto di massima concentrazione. L'elemento che più di tutti suscita meraviglia e interesse da parte degli astronomi è tuttavia un oggetto, situato a brevissima distanza dal nucleo, dalle spaventose dimensioni di 5 milioni di masse solari. Molteplici e varie sono le ipotesi degli scienziati in proposito, ma molti di loro sono convinti si tratti di un buco nero. L'interno del nucleo è costituito da nubi di gas misti a polveri e da diversi ammassi stellari.

Anche la nostra galassia ruota, ma in maniera diversa da come fanno la maggior parte dei corpi celesti, generalmente corpi rigidi. I bracci di spirale infatti, orbitano attorno al nucleo con velocità differenti l'uno dall'altro, più velocemente quelli interni e più lentamente quelli situati verso l'esterno. Tutte le stelle vengono trascinate da questo movimento, così come il Sole e tutto il sistema solare, che seguono praticamente una traiettoria ellittica attorno al centro galattico.

2A- CORPI CELESTI

Nella nostra galassia, oltre alle stelle, esistono pure altri oggetti: asteroidi, residui di stelle, ammassi stellari, nebulose ed immense quantità di materia interstellare addensata in nubi.

• Asteroidi (a volte chiamati pianetini o planetoidi) sono oggetti simili per composizione ad un pianeta ma più piccolo, e generalmente privo di una forma sferica; hanno in genere un diametro inferiore al chilometro, anche se non mancano corpi di grandi dimensioni. Si pensa che gli asteroidi siano residui del disco protoplanetario che non sono stati incorporati nei pianeti, durante la formazione del sistema. La maggior parte degli asteroidi si trovano nella fascia principale, orbitando tra Marte e Giove, a una distanza compresa tra 2 e 4 UA dal Sole, in una regione conosciuta come Fascia principale. Questi oggetti non poterono riunirsi a formare un pianeta, a causa della forte gravità del vicino Giove.

I Meteoroidi sono frammenti rocciosi o metallici relativamente piccoli. Quando entrano nell'atmosfera di un pianeta, a una velocità compresa fra i 11,2 e i 72,8 km/s, i meteoroidi si surriscaldano per attrito con le molecole dei gas atmosferici e si vaporizzano parzialmente o completamente. I gas lungo il percorso del meteoroide si ionizzano, emettendo luce di vario colore (dipendente dalla temperatura raggiunta e dalla composizione chimica). La traccia luminosa prodotta nel cielo è chiamata meteora, o stella cadente. Se qualsiasi porzione della meteora sopravvive al contatto con il suolo, allora si parla di meteorite. Nell'urto producono nel suolo una cavità semisferica, detta cratere d'impatto. Ogni giorno, piovono sulla Terra circa 3000 tonnellate di meteoroidi. In base alla composizione mineralogica, le meteoriti si dividono in tre gruppi:

o      lititi, ("litos" dal greco "roccia") simili a rocce;

o      sideriti, metalliche;

o      sideroliti, miscuglio di materiale roccioso e metallico.

Le Comete sono oggetti celesti relativamente piccoli, simili ad un asteroide ma composti prevalentemente di ghiaccio. Nel Sistema Solare, le orbite delle comete si estendono oltre quelle di Plutone. Le comete che entrano nel sistema interno, e si rendono quindi visibili ai nostri occhi, hanno spesso orbite ellittiche. Spesso descritte come 'palle di neve sporche', le comete sono composte per la maggior parte di sostanze volatili come biossido di carbonio, metano e acqua ghiacciati, con mescolati aggregati di polvere e vari minerali. La sublimazione delle sostanze volatili quando la cometa è in prossimità del Sole causa la formazione della coda. Le comete hanno vita relativamente breve. Il ripetuto passaggio vicino al Sole le spoglia progressivamente degli elementi volatili, fino a che la coda non si può più formare, e rimane solo il materiale roccioso. Se questo non è abbastanza legato, la cometa può semplicemente svanire in una nuvola di polvere. Se invece il nucleo roccioso è consistente, la cometa è adesso diventata un asteroide inerte, che non subirà più cambiamenti.

• Ammassi stellari. Anche le stelle, come tutti gli altri corpi celesti, sono soggette alla legge di gravitazione universale, così spesso, per effetto delle reciproche forze gravitazionali, esse orbitano tutte assieme attorno ad un comune centro di massa. Inoltre, quando esse sono caratterizzate dalle medesime origini e proprietà fisiche, formano dei gruppi omogenei, gli ammassi stellari, che a seconda delle loro caratteristiche geometriche si distinguono in:
• Aperti: sono gli oggetti piu' giovani della nostra galassia, non presentano alcuna regola di simmetria, avendo una forma irregolare.
• Globulari: contengono fino a centinaia di migliaia di corpi stellari ed hanno una forma sferica con un diametro di centinaia di anni luce.                      

Ammasso Globulare M80

Una variante degli ammassi sono le associazioni stellari, agglomerati di giovani stelle omogenee, caratterizzati da una più lenta forza di coesione, che quindi non impedisce il loro dissolvimento dopo pochi milioni di anni. Generalmente si trovano lungo i bracci di spirale

• I Residui di Supernove sono residui di materia espulsa da supernovae che si espandono a velocità di centinaia di km/sec, diventando luminosi per le radiazioni UV derivanti dall'esplosione o per l'onda d'urto, e le interazioni con la materia esistente nello spazio, con cui i gas vanno praticamente a scontrarsi. Fra le supernovae piu' famose quella registrata nel 1054 da astronomi cinesi, di cui ora possiamo ammirare i resti nella nebulosa del Granchio.  

Nebulosa del granchio

• Le Nebulose planetarie sono degli involucri gassosi in espansione espulsi da stelle di avanzata evoluzione (giganti rosse), che per effetto delle radiazioni stellari si ionizzano assumendo un aspetto fluorescente a forma di globo o di anello, sino alla loro completa dispersione nello spazio, dopo di che resterà al loro posto solo il nucleo stellare in via di esaurimento (nana bianca).                        

Nebulosa di Orione M42

• Le Nubi di materiale interstellare sono grandi quantità di materia estremamente rarefatta, essenzialmente composta da gas e polveri interstellari, che spesso si addensa in immense ed estese nubi che possono essere distinte in:
• Nubi oscure - se non si lasciano attraversare dalla luce, della quale ne assorbono gran parte, diventano perciò osservabili solo quando sono proiettate sullo sfondo di nebulose luminose o di ricchi campi stellari;
• Nebulose diffuse o a riflessione - se divengono brillanti diffondendo o riflettendo la luce stellare
• Nebulose ad emissione - quando il gas di cui sono composte diviene ionizzato e fluorescente dalle radiazioni provenienti da stelle vicine

Nebuolsa My Cn 18

CORPI CELESTI NEL SISTEMA SOLARE

Wikipedia

2B- LE GALASSIE

Col termine galassia ci si riferisce ad un sistema legato gravitazionalmente costituito da stelle, gas interstellare, polveri e, probabilmente, materia oscura. Spesso due o più galassie vicine interagiscono tra loro, si avvicinano deformandosi a causa della reciproca attrazione gravitazionale, o addirittura si scontrano dando luogo a fenomeni molto violenti.

E' solo da pochi decenni che si e' compreso che cosa sono effettivamente le galassie. Fino all'inizio degli anni '20 si pensava che queste cosiddette 'nebulose spirali' fossero oggetti appartenenti alla nostra galassia, della quale ancora non si conoscevano esattamente le dimensioni. 

Nel 1920 si scoprì che le stelle di tipo esplosivo chiamate novae appartenevano in realtà a due categorie: le novae vere e proprie e le supernovae, molto più luminose. Questa scoperta fu molto importante, perchè si capì che una nova osservata nella nebulosa di Andromeda nel 1885 era invece una supernova. Il fatto che fosse apparsa luminosa come le novae della nostra galassia indicava che era molto piu' distante: la nebulosa di Andromeda era quindi esterna alla Via Lattea. 

Fu solo nel 1924 che l'astronomo Edwin Hubble, con il telescopio del Monte Wilson, riuscì a risolvere alcune regioni della nebulosa di Andromeda, confermando che si tratta di una galassia vera e propria, esterna alla nostra. Andromeda e' una delle galassie più vicine alla Via Lattea: dista da noi 'soltanto' due milioni di anni luce. 

Le galassie hanno forme, dimensioni e masse molto diverse tra loro. Ci sono galassie giganti, che contengono 10.000 miliardi di stelle, e galassie nane che ne contengono poche centinaia di migliaia.

Le galassie hanno forme e caratteristiche diverse e vengono classificate quattro grandi categorie:

Le galassie a spirale sono generalmente formate da due componenti: un disco largo e piatto sovente ricco di materia interstellare e giovani ammassi ed associazioni stellari, spesso disposti in spirali e/o strutture a barra ed un bulbo centrale ellissoidale formato da una popolazione di stelle vecchie e privo di materia interstellare, spesso associato ad ammassi globulari. Le stelle giovani del disco sono classificate di Popolazione I, quelle vecchie del bulbo di Popolazione II.

Galassia Spirale M31

Le galassie lenticolari sono 'galassie a spirale prive della struttura a spirale', per esempio dischi galattici poveri dove la formazione delle stelle si è fermata da tempo a causa dell'esaurimento della materia interstellare. Sono pertanto formate, o perlomeno la maggior parte lo sono, da stelle vecchie per aspetto e le stelle contenute, spesso all'osservazione sono difficilmente distinguibili dalle ellittiche.

Galassia lenticolare M102

Le galassie ellittiche hanno forma ellissoidale ed è sufficientemente assodato che generalmente sono triassiali. Di norma le ellittiche non hanno, o ne hanno pochissima, materia interstellare e sono formate solo da stelle di Popolazione II: sembrano i nuclei luminosi delle spirali, senza la componente del disco. In alcune galassie ellittiche è stato però scoperto un debole disco galattico, potrebbero quindi essere rappresentative della parte terminale di un noto schema relativo alla forma delle galassie, relativamente a quelle dotate di disco.

Galassia ellittica m32

Le galassie irregolari, a differenza delle altre, non possiedono alcuna struttura o simmetria riconoscibile. Le galassie irregolari costituiscono solo una piccola frazione del totale, all'incirca l'1 %. Esse sono molto ricche di gas e polveri e formano stelle ad un tasso più elevato delle galassie spirali

Galassia irregolare m82

Il Gruppo Locale è il nome proprio dato al gruppo di galassie di cui fa parte la nostra galassia, la Via Lattea. Il Gruppo Locale comprende più di 30 galassie. Il centro gravitazionale del gruppo si trova da qualche parte tra la Via Lattea e la Galassia di Andromeda. Le galassie del Gruppo Locale occupano uno spazio di 10 milioni di anni luce di diametro. E' formato da un paio di dozzine di piccole galassie più tre spirali giganti: Andromeda, la Via lattea e la Galassia del Triangolo (M33).

La Galassia di Andromeda, conosciuta anche come M31, è l'altra galassia a spirale gigante del Gruppo Locale, assieme alla nostra, la Via Lattea. Le osservazioni indicano che la Galassia di Andromeda è in rotta di collisione con la Via Lattea, avvicinandosi ad una velocità di 140 chilometri al secondo. L'impatto è previsto fra 3 miliardi di anni, e vista la velocità relativamente bassa, le due galassie probabilmente si fonderanno per formare una galassia ellittica gigante. Ad occhio nudo, la galassia appare piuttosto piccola perché solo le regioni centrali sono abbastanza luminose da essere visibili. Il diametro angolare della galassia, comprendendo le regioni più deboli, è in realtà sette volte quello della luna piena.

                  

Galassia di Andromeda Galassia del Triangolo

La Galassia del Triangolo, detta anche M33, è una galassia piuttosto piccola rispetto alle sue vicine, la Via Lattea e la Galassia di Andromeda, ma è in realtà una galassia media rispetto alle altre galassie spirali presenti nell'Universo.

M33 fu probabilmente scoperta prima del 1654 da Hodierna, che potrebbe averla accorpata all'ammasso aperto NGC 752.