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Le varie forme della galassia


Giovedì 8, Novembre 2012
in  Stella Stellina



In una notte chiara, senza Luna, lontano dalle luci della città, si puó vedere estendersi da orizzonte ad orizzonte quella striscia irregolare di tenne luminosità che noi chiamiamo via Lattea.


Quasi 400 anni fa, il rudimentale telescopio di Galileo Galilei per la prima volta riveló che questa fascia era in realtà, formata da miriadi di stelle. Oggi noi sappiamo naturalmente che quando guardiamo la via Lattea stiamo in effetti osservando lungo il piano della nostra Galassia. Questo 'universo-isola' di circa 100 miliardi di stelle si pensa sia composta da un rigonfiamento centrale che si allarga gradualmente a formare una struttura a forma di disco.


In questa regione più esterna, la via Lattea mostra la presenza di bracci di spirale. Tra questi bracci, a circa trentamila anni luce dal centro, si trova la nostra stella, il Sole.


Si stima che la luna impieghi pressappoco 120 mila anni luce per attraversare interamente questo immenso sistema stellare.


La nostra Galassia, tuttavia, non è tra i più spettacolari oggetti della sua classe e si pensa che ci siamo forse altre 100 miliardi di galassie nell'Universo visibile. Il loro aspetto varia: ve ne sono di ellittiche, di irregolari, di spirali, con piccole differenze all'interno di ciascun tipo. Non è solamente la forma che le contraddistingue, esse differiscono anche per molti altri elementi importanti, come la natura delle stelle che la compongono e la quantità di gas e polveri che contengono.


Per esempio, le galassie ellittiche ospitano pochissime stelle giovani e contengono piccole quantità di gas e polveri in confronto alle spirali, inoltre, i moti stellari nelle ellittiche tendono ad essere molto più caotici.


Relativamente alle loro dimensioni, le galassie spesso sono molto più densamente ammassate di quanto non siamo le stelle, cosicché e da aspettarsi che incontri ravvicinati o anche collisioni siano molto più frequenti.


In ogni caso, le interazioni tra i sistemi maggiori sono piuttosto rare, ma quando avvengono i risultati sono innegabilmente spettacolari. Negli anni 50 gli astronomi Baache e Minkowski suggerirono che simili collisioni avrebbero potuto spiegare l'esistenza delle forti radiosorgenti cosmiche che allora si stavano scoprendo.


Sebbene questa idea sia stata successivamente scartata, osservazioni recenti condotte su un'ampia banda di frequenze, ma soprattutto nell'infrarosso, stanno cominciando a rivelare come possono essere importanti tali incontri. In relazione alla nostra comprensione dei meccanismi evoluti delle stelle e delle galassie. Non v'è dubbio ormai, che il fenomeno dell'interazione tra galassie è certamente uno dei più eccitanti nell'attuale ricerca astronomica.


Le galassie, naturalmente, non sono corpi solidi, e così è sbagliato immaginarle che entrino in collisione tra di loro come farebbero due palle da bigliardo. La maggior parte della massa visibile è data dalle loro stelle, che stanno in media ad una distanza di pochi anni luce l'una dall'altra. In questi spazi che le separano il gas interstellare è così rarefatto che grosso modo c'è solamente un atomo di idrogeno per ogni centimetro cubo, anche nelle spirali, come la nostra, che pure sono le galassie più ricche di gas.


Ció non di meno le distanze interstellari sono così grandi che il gas porta un contributo, in massa, che è approssimativamente pari al 10% della massa totale delle stelle della via Lattea. Insieme al gas sono mischiate piccole particelle di polvere, e il tutto è permeato da un campo magnetico.


L'intera struttura di una galassia è tenuta insieme dal suo campo, gravitazionale, nel corso di un incontro ravvicinato le maree sollevate dall'azione gravitazionale di una galassia sull'altra possono determinare la rottura di equilibri e distorsioni abbastanza notevoli in ciascun sistema. Le stelle e i gas strappati da una delle galassie possono formare i ponti e le correnti che osserviamo in cielo in molte coppie interagenti.


E infatti, Toomre e altri hanno prodotto simulazioni al computer di incontri ravvicinati tra due gruppi di particelle, aventi la forma di un disco omogeneo, ottenendo alla fine sistemi doppi notevolmente simili alla famosa galassia 'Vortice' M. 51.


Gli effetti dell'interazione del materiale di una galassia con quello di un'altra sono particolarmente drammatici. Sebbene la probabilità che singole stelle entrino in urto sia estremamente remota anche nel caso di collisioni frontali, avvengono invece violente reazioni quando i gas interstellari dei due sistemi si scontrano. Nell'interazione caotica che ne consegue si creano i presupposti per il veloce formarsi di un gran numero di stelle con masse e luminosità parecchie volte più grandi di quelle del Sole. I particolari del processo sono ancora incerti, tuttavia si pensa che l'innesco di processi di formazioni di nuove stelle sia catalizzato dall'alto tasso di collisione tra nubi di gas interstellare, che prima si uniscono e successivamente collassato.


E ormai provato che in molte galassie interagenti avvengono simili episodi di intensa formazione stellare. Queste coppie di galassie sono quindi incluse nella classe di oggetti che vengono accumunati dall'appellativo di galassie Starburst (cioè appunto che van soggette ad episodi di intensa, formazione stellare).


Le principali indicazioni di un'insolita attività Starburst è probabilmente l'altissima emissione di energia nell'infrarosso. E in questa zona dello spettro che possiamo rilevare nel mondo più diretto l'emissione da parte di nubi di polveri che ancora avvolgono gli embrioni di stelle in formazione. Infatti, questa emissione è particolarmente intensa quando le nubi di polveri sono così dense da assorbire del tutto la radiazione delle stelle nel visibile.


Per questo motivo, un gruppo di astronomi diretti da Bod Joseph dell'Imperial College di Londra, si è servito di osservazioni condotte, sia da terra che da satellite per un lavoro di rassegna nell'infrarosso su queste galassie. I risultati sono stati pubblicati sul Montbly Notices della R.A.S.


Il gruppo dell'Imperial College ha condotto la sua ricerca selezionando un campione di 51 coppie di galassie le quali, stando alle immagini fotografiche riportate nel Atlas of Peculiar Galaxies compilato da Halton Arp nel 1966, erano senza dubbio interagenti. I criteri adottati per deridere se un sistema si potesse considerare interagente erano: la presenza di strutture, caotiche, una piccola separazione angolare tra le due componenti ed uno stesso 'redshisf o quasi, per entrambi i sistemi. In pressa poco la metà dei casi del campione prescelto, gli indici di colore nell'infrarosso e l'alto rapporto tra la luminosità e la massa suggerivano che era in corso un violento 'burst' di formazione stellare.


In una galassia normale come la nebulosa di Andromeda (M. 31), il rapporto massa su luminosità (con entrambi i termini espressi in unita solari) e circa 50.


Nelle galassie Starburst come quelle prese in esame, questo fattore puó essere 1000 volte più piccolo, e indica che un'esorbitante quantità di energia viene emessa in rapporto alla massa coinvolta nel processo. Ció è naturalmente caratteristico dell'emissione di un gran numero di stelle calde e massicce. Un aspetto piuttosto sconcertante di queste osservazioni, almeno a prima vista, e che lo Starburst è sempre relativo ad uno solo dei membri della coppia.


Ne consegue, in considerazione di ció, che dobbiamo pensare che si sia una galassia che perde e una che acquista materia.


Umberto Paoli

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