La forma delle galassie
La classificazione che si fa tutt’ora della forma delle galassie deriva
dai lavori eseguiti negli anni venti dal famoso astronomo Hubble che, una
volta stabilito che una gran parte degli oggetti visibili al telescopio erano
galassie tipo la nostra, decise di mettere ordine. Hubble distingue le forme
delle galassie in tre grandi categorie: le ellittiche, le spirali e le
irregolari.
Per quanto riguarda le ellittiche, si deve premettere che già alla
fine dell’ottocento si sapeva che alcune nebulose avevano una forma
molto regolare senza strutture. Sono state così chiamate perché
in esse le linee con luminosità superficiale costante danno
un’immagine a forma d’ellisse. Hubble le denota con la lettera
E seguita da un numero da 0 a 7 che è in funzione del rapporto tra
l’asse maggiore e l’asse minore. Per cui si passa dalle immagini
abbastanza rotonde delle E0 a quelle abbastanza schiacciate delle E7, dove
l’asse maggiore è tre volte l’asse minore. Il numero ci
dà l’informazione su come la galassia si proietta sulla sfera
celeste e non sulla sua struttura intrinseca. Caratteristica delle ellittiche
è una distribuzione molto regolare della luminosità, più
forte al centro e decrescente verso l’esterno; in genere questa
luminosità non è disturbata da lacuna struttura. Le giganti
hanno massa fino a 10 mila miliardi di masse solari e diametri anche di tre
milioni di a.l., mentre le nane sono un milione di volte meno massicce. A
differenza delle galassie a spirale, le ellittiche sono molto povere di gas
ed il loro colore rossastro indica una popolazione vecchia. Si pensa che
le stelle in queste galassie si siano formate subito, all’inizio della
vita della Galassia, consumando tutto il gas disponibile. Per questa ragione
sono prive della tipica struttura a disco; esso, infatti, è il prodotto
del collasso gravitazionale del gas, che viene a mancare prima del tempo
nelle galassie ellittiche. Avendo poco gas, non c’è recente
formazione stellare. Solo in un tipo di ellittiche giganti, denominate cD,
che normalmente si ritrovano al centro di un ammasso di galassie, sembra
che avvenga nascita di nuove stelle, in quanto queste galassie catturerebbero
gas dall’ambiente intergalattico, gas che cadendo sulla galassia si
trasformerebbe parzialmente in stelle.
Le galassie a spirale sono gli oggetti più spettacolari del cielo.
Hubble divise questa classe in due sottoclassi: le spirali normali e le barrate.
Nel primo caso, la struttura a spirale già descritta nel caso della
nostra Galassia, ha origine nel nucleo; nel secondo caso, i bracci cominciano
a svilupparsi agli estremi di una barra luminosa, al cui centro si trova
il nucleo. Inoltre, a seconda dello sviluppo della parte nucleare e delle
strutture dei bracci, Hubble opera una divisione in tre sottotipo delle due
sottoclassi. Si hanno così le spirali Sa, Sb, Sc e le spirali barrate
Sba, SBb e SBc. I tipi Sa e Sba hanno in generale un nucleo ben sviluppato
ed una struttura a spirale formata da numerosi bracci molto sottili che si
avvolgono molto strettamente per più di un giro. Nelle galassie di
tipo Sb e SBb la regione nucleare è più ridotta, i bracci diventano
più larghi e la loro struttura è meno continua. Le galassie
Sc e SBc costituiscono l’estremo della sequenza delle spirali. I bracci
sono pochi, si avvolgono per circa mezzo giro, sono molto larghi e hanno
una struttura discontinua che è ben risolta nelle galassie vicine.
La nostra Galassia è di tipo intermedio tra le Sb e le Sc. Dopo un
lungo dibattito si è stabilito che le galassie ruotano nel senso per
il quale i bracci tendono ad avvolgersi. Tutte le galassie che non si è
riusciti a far rientrare in queste sottoclassi, vanno a far parte delle galassie
irregolari. Hubble classificò come Irr I quelle galassie a bassa
luminosità prive di ogni simmetria assiale, senza alcuna struttura
a spirale che hanno come prototipo la Grande e la Piccola Nube di Magellano.
Le irregolari di tipo II hanno un’alta luminosità superficiale,
non sono facilmente risolvibili in stelle e la loro struttura è solcata
da strisce di materia oscura. Poi Hubble trovò l’esigenza di
inserire un nuovo gruppo di galassie, le SO, che sono la transizione tra
le spirali e le ellittiche. Le SO si distinguono dalle ellittiche perché
in esse è riscontrabile un disco stellare, anche se senza traccia
di strutture a spirale. Sono galassie attualmente allo studio per via della
loro peculiarità.
Le galassie attive
Le galassie esaminate fino ad ora sono normali, nel senso che la scala dei
tempi della loro evoluzione è dello stesso ordine di grandezza della
loro età. Le galassie attive presentano invece dei fenomeni che implicano
l’emissione di una grande quantità di energia e pertanto si tratta
di fenomeni di durata relativamente breve, molto più breve della loro
età. I modi in cui una galassia dimostra la sua attività sono
molto diversi: lo si può vedere nell’ottico, ma più spesso
si manifesta nello spettro radio e in quello dei raggi X. Le galassie di
Zwicky, di Markarian e di Seyfert, così chiamate dai nomi degli
scopritori, sono galassie compatte con nuclei molto brillanti. Zwicky trovò
un gran numero di galassie che egli chiamò compatte nel senso che
esse erano delle galassie praticamente costituite dal solo nucleo. Il grado
di compattezza di questi sistemi era tale che spesso le loro immagini si
potevano appena distinguere da quelle delle stelle. Di queste galassie, quelle
di colore blu sono molto probabilmente enormi nubi di idrogeno ionizzato
dove continuamente e rapidamente si formano nuove stelle, mentre quelle rosse
hanno una popolazione stellare simile a quella delle galassie ellittiche.
Le galassie i Markarian sono state scoperte fotografandone lo spettro. Presentano
uno spettro particolarmente intenso nell’ultravioletto e hanno una natura
molto simile a quello delle galassie compatte, ossia si tratta di sistemi
molto giovani. Le galassie Zwicky sono state individuate in base alla morfologia
e quelle di Markarian in base alle caratteristiche spettroscopiche: le galassie
di Seyfert hanno in comune sia caratteristiche morfologiche sia spettroscopiche.
Dal punto di vista della forma si presentano come normali spirali, ma con
un nucleo particolarmente brillante che sembra costituire un’unità
a se stante. Dal punto di vista spettroscopico, si ha uno spettro ricco di
intense e larghe righe d’emissione, che indicano la presenza di turbolente
nubi di gas. Un fenomeno che caratterizza le galassie a nucleo compatto è
la loro variabilità. In una scala di tempo di un anno, la luminosità
di alcune di queste galassie varia in modo irregolare da un minimo ad un
massimo.
Radio galassie
La radio astronomia ha inizio nel 1931, quando l’ingegnere americano
Jansky dei laboratori Bell Telephone, nel corso di uno studio sui disturbi
radio nelle comunicazioni intercontinentali, si rese conto che era presente
una sorgente di rumore costante che seguiva tutta la volta celeste. Subito
Jansky attribuì il fenomeno al Sole, ma successivamente si accorse
che giungeva dal centro della Galassia, in direzione del Sagittario. Da una
scoperta casuale era nata una scienza destinata a dare grande sviluppo
all’astronomia. La prima sorgente extra galattica scoperta fu Cignus
A. Successivamente si scoprì che moltissime galassie sono radio sorgenti,
più forti e più deboli, e se ne pubblicano i cataloghi. Le
identificazioni ottiche mostrano che le radio galassie più forti
coincidono generalmente con le galassie di tipo ellittico, mentre le spirali
sono radio sorgenti deboli. La varietà delle radio galassie ha indotto
gli astronomi a una loro classificazione morfologica.
-Galassie di tipo cD e D. Si tratta di ellittiche con un inviluppo molto
esteso. Le dimensioni delle cD, che sono delle D giganti, sono ragguardevoli
e raggiungono il megaparsec: si trovano al centro degli ammassi di
galassie.
-Le galassie di tipo DB. Dove DB sta per Dumb- bell, manubrio doppio. Indica
una galassia di struttura apparentemente doppia. Si tratta di ellittiche
solcate da una banda di polveri.
-Galassie di tipo N. sono galassie compatte caratterizzate da un nucleo brillante
quasi stellare circondate da un debole inviluppo luminoso. Questi nuclei
hanno intensità variabile nel tempo.
Ammassi di
galassie
Le galassie tendono a raggrupparsi, come abbiamo visto per la nostra, nel
Gruppo Locale. Questo è però un ammasso povero, in quanto nello
spazio di un milione di anni luce vi si trovano una decina di galassie. Vi
sono invece raggruppamenti che, nello stesso spazio occupato dal Gruppo Locale,
contano anche migliaia di galassie: questi raggruppamenti prendono il nome
di “ammassi di galassie”. Si distinguono in ammassi regolari e
aperti. Nel primo caso l’ammasso ha una simmetria sferica, con forte
addensamento verso un comune centro e la sua popolazione è prevalentemente
di galassie ellittiche. Nel secondo caso la struttura è fortemente
irregolare, senza una definita condensazione centrale e con galassie sia
ellittiche sia spirali. A secondo del numero di galassie che contengono,
si suddividono anche in ricchi e poveri come il Gruppo Locale. Dallo studio
della distribuzione di questi ammassi emerge una proprietà interessante:
essi hanno la tendenza a raggrupparsi tra loro per formare ammassi di ammassi,
che vengono chiamati “super ammassi”. Il Gruppo Locale fa parte
di un agglomerato di ammassi di forma schiacciata avente come centro il ricco
ammasso della Vergine, di cui noi occupiamo una posizione periferica.
Galassie
interagenti
Negli ammassi di galassie si è visto che queste, in molti casi, sono
così vicine da sovrapporsi. Dato il presupposto, può venire
spontaneo chiedersi se possono anche interagire tra loro, o se addirittura
possono avvenire scontri. Da calcoli eseguiti, si è potuto verificare
che il tempo tra una collisione ed un’altra è di 15 miliardi
di anni: essendo questo il tempo medio di vita di ogni galassia, se ne deduce
che ognuna può avere già avuto un incontro. L’astronomo
ex-sovietico Vorontsvo-Velyaminov ha pubblicato due atlanti che riportano
centinaia di interazioni tra galassie. Quando due galassie si scontrano o
addirittura si compenetrano i due nuclei, difficilmente avviene uno scontro
tra stelle, date le grandi distanze esistenti Scontri veri e propri si hanno
solo per le masse gassose. I fenomeni che si verificano sono di natura
gravitazionale e quello che si osserva sono deformazioni delle strutture
a spirale delle galassie, formazioni di lunghi ponti di materia tra una galassia
e l’altra, disturbi anche nelle parti centrali e strutture molto peculiari.
Il prototipo di galassie interagenti è M51 nei Cani da Caccia. Si
tratta di galassie spirali con un compagno all’estremità di un
braccio, il quale nel suo tratto finale devia fortemente dall’andamento
a spirale.
Franco Tioli
