APPUNTI DI ASTRONOMIA
Prof.ssa Patrizia Moscatelli
Liceo Scientifico Statale Vito Volterra
Galassie
Pagina 1 di 8
1. Le galassie
Tutto l’Universo non è altro che un insieme costituito da tante entità di
materia concentrata, chiamate Galassie, separate da materia interstellare.
Una galassia racchiude miliardi di stelle, gas, polveri e materia oscura legati
insieme dall'attrazione gravitazionale. La materia oscura
è uno dei misteri più affascinanti della fisica moderna. A differenza della materia di cui siamo fatti tutti noi,
detta materia barionica, la
materia oscura non emette
luce ed è quindi impossibile
da vedere direttamente.
Per determinare la sua
presenza ci si affida però allo
studio delle perturbazioni
gravitazionali esercitate sugli
altri corpi, e da queste misure
emerge uno scenario decisamente curioso. Tutte le stelle, le nebulose e le
galassie visibili sono una frazione minoritaria del bilancio cosmico: la materia
oscura costituisce circa l'85% della materia dell'Universo.
Anche la nostra galassia che ospita il Sistema solare ha materia oscura
compresa tra noi ed il centro della galassia.
Il nostro Sistema Solare non è altro che una piccola parte all’interno di una
galassia, chiamata semplicemente “la Galassia” con la G maiuscola oppure
“Via Lattea”. Le altre galassie sono state osservate per secoli, tuttavia la loro
vera natura è stata riconosciuta con certezza solo all'inizio del XX secolo.
L'Universo visibile contiene decine di miliardi di galassie!
APPUNTI DI ASTRONOMIA
Prof.ssa Patrizia Moscatelli
Galassie
Liceo Scientifico Statale Vito Volterra
Pagina 2 di 8
2. Classificazione
Le galassie si diversificano l’una dall’altra, pertanto la loro classificazione
può essere condotta secondo diversi criteri, quali la dimensione, la morfologia
e il tipo di radiazione maggiormente emessa.
Comunemente si usa la catalogazione proposta da Edwin Powell Hubble, un
famoso astronomo americano che le distinse in quattro gruppi omogenei
considerando il loro aspetto e le loro dimensioni:
– galassie ellittiche:
non contengono polvere
interstellare e sono formate
soprattutto da stelle vecchie.
Sono indicate con una E
maiuscola seguita da un
numero che va da 0 a 7 per
indicare
il
grado
di
schiacciamento dell’ellisse;
alla sigla E0 corrisponde una
forma circolare, che si
allunga sempre più sino ad
arrivare a E7, una galassia ellittica fortemente schiacciata, dalla forma simile
ad un pallone da rugby.
– galassie a spirale:
hanno una parte centrale più
densa di forma più o meno
sferica e da un disco circolare
molto schiacciato. Dal nucleo
galattico o da una specie di
barra centrale partono i bracci
di spirale; hanno sia stelle
giovani che vecchie. Vengono
indicate con la lettera “S”.
APPUNTI DI ASTRONOMIA
Prof.ssa Patrizia Moscatelli
Galassie
Liceo Scientifico Statale Vito Volterra
Pagina 3 di 8
– galassie a spirale barrata:
vengono classificate con le lettere
“SB”. Le galassie a spirale barrata,
si distinguono perché il loro nucleo
è
attraversato
in
senso
longitudinale
da
una
barra
pressoché uniforme di gas e stelle; i
bracci della spirale si originano
proprio a partire dall’elemento
rettilineo centrale. Hanno sia stelle
giovani che vecchie.
– galassie irregolari:
contengono principalmente stelle
giovani con nubi di gas e polveri
interstellari. Non hanno un nucleo o
altre strutture ben definite; si pensa
derivino da collisioni tra galassie
(eventi più frequenti di quanto si
pensi) oppure siano galassie «deformate» dalla forza di gravità di
altre strutture supermassive che si
trovano nei paraggi.
3. La Via Lattea
Il nome deriva dalla mitologia greca: rappresentava la strada percorsa dagli
dei per raggiungere il palazzo di Giove originata da gocce di latte emesse da
Giunone nell’allattare Ercole.
La nostra Galassia contiene circa cento miliardi di stelle. Quasi tutti gli oggetti
visibili ad occhio nudo (stelle, ammassi stellari, nebulose eccetera) fanno parte
della nostra Galassia. Galileo fu il primo ad osservarla, ma solo alla fine del
1700, William Herschel scoprì la sua struttura a disco.
La Via Lattea è una galassia a spirale barrata; ha la forma di un disco molto
appiattito, con diversi bracci, disposti sul piano del disco galattico, un
APPUNTI DI ASTRONOMIA
Prof.ssa Patrizia Moscatelli
Liceo Scientifico Statale Vito Volterra
Galassie
Pagina 4 di 8
diametro di circa 100 000 al (30
kpc) e uno spessore medio di
5000 al, massimo nella zona
centrale dove si trova un evidente
rigonfiamento.
Questo rigonfiamento, detto
nucleo galattico, presenta una
densità stellare molto elevata,
mentre scarseggiano gas e
polveri; si tratta di stelle vecchie
formatesi
probabilmente
in
una
fase «giovanile» della
galassia. Oltre al nucleo si
estende il
disco galattico, dal quale partono
alcuni bracci, tra cui il braccio di
Orione, dove si trova il Sistema
Solare. Intorno al disco vero e
proprio, si osserva un alone
galattico quasi sferico, costituito da
stelle vecchie, spesso raggruppate in
ammassi.
Il Sole si trova in posizione
periferica, lì dove si assiste alla
formazione di molte stelle di II
generazione. In questa regione la
densità stellare è inferiore rispetto a quella della regione centrale. Questa
lontananza è garanzia di stabilità: i grandi spazi proteggono il Sistema Solare
da collisioni o esplosioni di supernovae.
Le stelle all’interno delle galassie si possono distinguere in:
- stelle di popolazione II, cioè di prima generazione, che risalgono alle prime
fasi di vita della nostra Galassia, quando il gas era composto quasi totalmente
da idrogeno;
- stelle di popolazione I, di seconda generazione, formate da gas già
arricchito dalle stelle di prima generazione, che sono esplose come supernovae
o hanno rilasciato del gas sotto forma di vento stellare. Queste ultime hanno
APPUNTI DI ASTRONOMIA
Prof.ssa Patrizia Moscatelli
Galassie
Liceo Scientifico Statale Vito Volterra
Pagina 5 di 8
dunque una composizione chimica più arricchita in metalli rispetto alle prime.
Le stelle della nostra galassia sono per metà isolate, e per metà raggruppate in
ammassi. Un ammasso di stelle è qualcosa di straordinario, anche perché si è
scoperto che molte stelle si formano all’interno di ammassi, e questo sembra il
risultato di un processo un po’ diverso dal modello standard della nascita di
una stella, in quanto chiama in causa
l’influenza dell’ambiente stellare già
in evoluzione.
Gli ammassi vengono distinti in:
- ammassi aperti o galattici
- ammassi globulari.
Gli ammassi aperti hanno forma
irregolare e sono costituiti da poche
centinaia di stelle giovani con abbondante materia interstellare distribuiti
nel disco galattico arricchitosi di
elementi
pesanti
prodotti
dall’esplosione delle stelle vecchie
dell’alone. Le stelle sono di
popolazione I, di seconda generazione con alta metallicità.
Il Sole, che ha circa 5 miliardi di anni,
è una stella di popolazione I.
Gli ammassi globulari, invece, sono
formati da migliaia di stelle vecchie
con scarsa materia interstellare
distribuite maggiormente nell’alone e
nel nucleo centrale. Le stelle di un
ammasso globulare sono così fitte da
essere difficilmente risolubili come
singoli elementi se non nell’estrema
periferia; tuttavia il volume che
ognuna occupa è ancora tale che le
probabilità di collisione tra stelle sono
in pratica nulle. Mancano stelle bianco
– azzurre mentre abbondano le giganti
APPUNTI DI ASTRONOMIA
Prof.ssa Patrizia Moscatelli
Liceo Scientifico Statale Vito Volterra
Galassie
Pagina 6 di 8
rosse. Le stelle di questi ammassi sono generalmente stelle di prima
generazione, povere di metalli pesanti.
Al centro di molte galassie a spirale o ellittiche si trova un buco nero di grande
massa. Ad esempio, si ritiene che al centro della nostra Galassia ci sia un buco
nero di circa 100000 masse solari.
4. Moti delle galassie
Le stelle all’interno della galassia esercitano attrazioni gravitazionali l’una con
l’altra che permettono loro dei movimenti rotatori. Tali movimenti risultano
minimi nelle galassie ellittiche dove velocità di rotazione e gravità si bilanciano e
diventano più evidenti nelle ellittiche con variazioni di velocità tra interno ed
esterno della galassia. La parte periferica risulta più veloce di quella interna.
Anche il Sole (con tutto il Sistema solare) compie questo movimento e impiega
225 milioni di anni a fare un giro completo.
Oltre al movimento di rotazione le galassie hanno anche quello di traslazione
cioè di allontanamento. Dal momento che le galassie non sono sistemi isolati,
possono interagire gravitazionalmente; capita che si avvicinino o addirittura che
si scontrino. In questi casi si vedono le forme più strane, come ad esempio
“ponti” di stelle che collegano due galassie, o galassie di forma circolare! Tali
collisioni galattiche non implicano normalmente una vera interazione tra le stelle,
perché all’interno di ciascuna
galassia la distanza tra un astro
e l’altro è in genere molto
superiore al loro diametro.
Le collisioni coinvolgono
invece
nebulose,
polveri,
materiale interstellare: le
galassie possono deformarsi,
disgre-garsi parzialmente oppure fondersi producendo movimenti di materia e
formazione di nuove stelle.
5. Associazione fisica di galassie
Le galassie distano le une dalle altre 2 o 3 milioni di anni luce e solo il 15% di es-
APPUNTI DI ASTRONOMIA
Prof.ssa Patrizia Moscatelli
Liceo Scientifico Statale Vito Volterra
Galassie
Pagina 7 di 8
se conduce una vita solitaria. In certi casi sono sufficientemente vicine da
risentire di una reciproca attrazione gravitazionale: si formano così sistemi di
aggregazione detti gruppi.
Per esempio, la nostra Galassia fa parte di un gruppo detto “Gruppo Locale”,
costituito da una settantina di galassie di piccole dimensioni. Galassie di grandi
dimensioni come la nostra possono avere galassie satelliti che orbitano intorno
alla Via Lattea come la Grande
Nube di Magellano e la Piccola
Nube di Magellano e che quindi
fanno parte del Gruppo Locale.
I gruppi tendono poi a radunarsi in
ammassi di centinaia o migliaia di
galassie e gli ammassi in
superammassi.
L’ammasso di galassie a noi più
vicino è quello della Vergine, a
circa 55 milioni di a.l. di distanza e
la distanza tende a diminuire visto
che il nostro Gruppo Locale si sta avvicinando ad una velocità di 200 km/s.
6. Galassie attive
Alcune galassie sono chiamate “galassie attive”, perché nel loro nucleo
avvengono fenomeni spesso non ancora del tutto compresi che le portano a
emettere una enorme quantità di energia, anche cento volte quella di una galassia
normale, non riconducibile agli usuali processi di fusione delle stelle.
I più importanti tipi di galassie attive sono i quasar e le radiogalassie.
Si pensa che in queste galassie si verifichino particolari fenomeni esplosivi e
turbolenti. Nella maggior parte dei casi il centro dell’attività è la regione centrale
della galassia, che talvolta si presenta tanto luminosa da offuscare le altre regioni.
Questi oggetti sono probabilmente tre diverse manifestazioni dello stesso
fenomeno.
Secondo molti studiosi, l’attività delle galassie attive dipenderebbe dalla presenza
al centro di un enorme buco nero, che inghiotte materia a velocità elevatissima.
La caduta di materia verso il buco nero provocherebbe l’emissione di energia,
un’intensa emissione di onde radio e variazioni di luminosità.
I quasar sono corpi così brillanti da sembrare oggetti stellari ordinari, da qui il
APPUNTI DI ASTRONOMIA
Prof.ssa Patrizia Moscatelli
Liceo Scientifico Statale Vito Volterra
Galassie
Pagina 8 di 8
nome quasar ad indicare “quasi stella radiosource”. In realtà non si tratta di
stelle, ma di oggetti estremamente luminosi situati ai limiti dell’Universo
osservabile.
La distanza risulta
essere dell’ordine di
miliardi di anni luce.
Poiché sono visibili in
cielo
nonostante
l’elevatissima
distanza, i quasar
devono avere una
luminosità intrinseca
enorme e di natura
sconosciuta: non è
stato
possibile
definire una fonte di
energia tale da generare una emissione così potente.
Le radiogalassie sono galassie caratterizzate da un'emissione di onde radio molto
intense (circa 100 volte rispetto a quelle normali).
