Le galassie sono grandi insiemi di stelle, sistemi, ammassi ed associazioni stellari, gas e polveri, legati dalla reciproca forza di gravità.
Le galassie sono enormi insiemi di stelle e di gigantesche nubi di gas e polveri che costituiscono il mezzo interstellare. Esse sono i mattoni che compongono l’universo, il quale ne contiene miliardi.
Una galassia costituisce, in piccolo, un vero e proprio universo a sé stante:
è un sistema autogravitante, che generalmente si evolve separatamente dalle altre galassie.
Se due o più galassie sono vicine, esse interagiscono tra loro. Si avvicinano deformandosi a causa della reciproca attrazione gravitazionale o, addirittura, si scontrano sviluppando violentissimi fenomeni.
È solo da pochi decenni che si è compreso che cosa sono effettivamente le galassie. Quando gli strumenti di osservazione non erano potenti come quelli odierni, esse apparivano come piccole regioni luminose dall’aspetto nebuloso, non risolto, presenti in ogni direzione. Fino all’inizio degli anni ’20 del secolo scorso si pensava che queste nebulose spiraliforme fossero oggetti appartenenti alla nostra galassia. Questo perché ancora non si conoscevano esattamente le dimensioni e le distanze interstellari.
Nel 1920 le stelle di tipo esplosivo chiamate nove furono suddivise in due categorie: le nove vere e proprie e le supernove, molto più luminose. Questa distinzione fu molto importante per capire che una nova, osservata nella nebulosa di Andromeda nel 1885, era invece una supernova. Il fatto che fosse apparsa luminosa come le nove della nostra galassia indicava che era molto più distante. Risultato finale: la nebulosa di Andromeda era necessariamente esterna alla Via Lattea.
Fu nel 1924 che l’astronomo Edwin Hubble, con il telescopio del Monte Wilson, riuscì a confermare che si trattava di una galassia esterna alla nostra. Andromeda è 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 e questo ha comportato la necessità di compilare una sorta di classificazione.
Classificazione delle galassie
Le galassie hanno forme e caratteristiche diverse e vengono classificate in tre grandi categorie: le galassie a spirale, quelle ellittiche e quelle irregolari.
Le galassie spirali hanno la forma di un disco, in rotazione attorno al proprio asse. Hanno delle braccia spiraliformi che si dipartono da un nucleo centrale e lo avvolgono. Sono ricche di gas e le braccia contengono stelle giovani, mentre il nucleo contiene stelle più vecchie. Nelle galassie spirali si formano tuttora stelle, in modo più o meno intenso.
Le galassie ellittiche hanno la forma di un ellissoide più o meno schiacciato, sono molto povere di gas e possiedono quasi solo stelle vecchie. In questo tipo di galassie non si formano più stelle, non essendoci più gas disponibile.
Le galassie irregolari hanno una forma non ben definita, sono ricche di gas, polvere e stelle giovani. In questo tipo di galassie la formazione di stelle è molto intensa.
Un’ulteriore tipo di galassie sono le galassie lenticolari (S0), un tipo di galassia che sta a metà tra una spirale e un’ellittica. Le S0 hanno una forma schiacciata, a disco, ma non presentano i caratteristici bracci delle spirali.
Le galassie si sono formate poco tempo dopo la nascita dell’universo, cioè all’incirca da quindici miliardi di anni. All’inizio erano soltanto delle enormi nubi di gas, principalmente idrogeno, con una certa percentuale di elio. Queste nubi hanno subito un’instabilità gravitazionale che le ha portate a frammentarsi e a collassare su se stesse, formando le stelle.
Nel caso delle galassie ellittiche, si sono formate subito molte stelle quasi contemporaneamente, ed è rimasto pochissimo gas disponibile per la formazione di altre stelle. Queste galassie sono perciò rimaste “congelate” nella forma che avevano all’inizio della propria evoluzione.
Nelle galassie spirali, invece, le stelle si sono formate più lentamente, lasciando ancora molto gas disponibile.
Le componenti delle galassie
Le componenti principali delle galassie sono le stelle. In una stessa galassia possono coesistere stelle giovani e vecchie, formate cioè in tempi diversi, con frequenza e modalità dipendenti dal tipo di galassia.
Le stelle possono essere isolate, oppure raggruppate in insiemi detti ammassi. Gli ammassi contengono stelle più o meno della stessa età, che si sono formate da una stessa nube di gas. Essi si dividono in due categorie, gli ammassi aperti e quelli globulari.
Gli ammassi aperti sono insiemi di qualche centinaio o migliaio di stelle, hanno forma irregolare e contengono stelle giovani e massicce. Quando esse si evolvono, dopo qualche decina o centinaio di milioni di anni, l’ammasso si disgrega, perché l’attrazione gravitazionale delle stelle che lo compongono non è sufficiente a tenerle unite.
Gli ammassi globulari sono insiemi di stelle di forma sferica, che possono contenere fino a 300.000 stelle, concentrate in regioni di poche centinaia di anni-luce. Dato il gran numero di stelle che racchiudono, si tratta di formazioni stabili, gravitazionalmente legate, a differenza deli ammassi aperti. Sembra che gli ammassi globulari si formino nella fase iniziale di vita di una galassia. Essi si trovano sia nelle galassie ellittiche, che in quelle a spirali, per lo più raggruppati in aloni sferici attorno ad esse.
Una galassia è costituita anche da un insieme di gas e polveri e ioni che prende il nome di materia interstellare. Dopo le stelle, la componente più importante di una galassia di tipo spirale o irregolare è il gas: principalmente idrogeno, con una percentuale minore di elio, e tracce di altri gas. Il gas si trova aggregato in nubi spesso molto grandi, e può trovarsi in diversi stati.
L’idrogeno neutro è un componente importantissimo delle galassie spirali e irregolari, perché è presente un po’ dappertutto e può essere rivelato fino a grandi distanze.
La materia oscura
Una componente importante di molte galassie sembra essere la materia oscura: si tratta di una forma di materia di natura ancora sconosciuta che permea tutto l’universo. Essa non emette né assorbe radiazione e perciò non è rivelabile in altro modo se non attraverso i suoi effetti gravitazionali sulla materia visibile, come le stelle o il gas.
L’analisi della dinamica di molte galassie, e quindi del campo gravitazionale al quale esse sono soggette, ha rivelato alcune anomalie. Soltanto ipotizzando che queste galassie siano circondate da giganteschi aloni massicci di materia oscura si possono spiegare queste anomalie. Anche le galassie negli ammassi sembrano legate tra loro da enormi quantità di materia oscura.
Fonti: Image processing T.A. Rector (University of Alaska Anchorage/NSF’s NOIRLab), J. Miller (Gemini Observatory/NSF’s NOIRLab), M. Zamani & D. de Martin.
Universo Astronomia di Barbara Bubbi.