Insiemi di galassie: ammassi e filamenti

Argomenti della pagina

Gli insiemi di galassie
Gruppi di galassie
Ammassi di galassie
I superammasi globulari

Termini da conoscere

Ammasso aperto, Ammasso globulare, Anno di luce, Atomo, Costellazione, Filamento, Galassia, Gravità, Ione, Massa, Materia oscura, Mezzo intergalattico, Orbita, Parsec, Sistema binario, Stella, Telescopio, Vuoto

Gli Insiemi di Galassie

Elenco di ammassi galattici

Man mano che il progresso tecnologico ha consentito di ampliare la loro veduta, gli astronomi si sono resi subito conto che l'universo si compone di strutture sempre più grandi, che prevedono unione di oggetti sempre più grandi.
E così non solo le galassie sono insiemi di miliardi di stelle, ma sono anche i costituenti di aggregati sempre più grandi, come i gruppi galattici e gli ammassi galattici. E non solo.
Anche gli ammassi galattici sono a loro volta costituenti di strutture ancora più grandi: i superammassi di galassie.
Risulta una struttura spugnosa: un universo formato da numerose e gigantesche bolle di vuoto le cui superfici sono costituite da filamenti di galassie.

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Gruppi di Galassie e Gruppo Locale

I gruppi di galassie sono, come già il nome fa intuire, insiemi di galassie caratterizzati, però, dal rispetto di alcuni principi ritenuti convenzionalmente validi. Affinché si abbia un Gruppo di Galassie, quindi, è necessario che:

- non siano comprese più di 50 galassie con diametro di circa 3 milioni di anni luce;
- la massa è di circa 10¹³ masse solari;
- la differenza di velocità tra le galassie è di circa 150 km/s.

Un gruppo galattico è un piccolo ammasso di galassie, tipicamente costituito da una o due decine di membri anche se possono arrivare fino a cinquanta unità.

Il Gruppo Locale è un gruppo di galassie comprendente più di trenta elementi tra i quali la nostra Via Lattea e la galassia M31 di Andromeda, estendendosi per almeno 7 milioni di anni luce di diametro.
Il Gruppo è scomponibile più o meno in due sottogruppi. Il primo fa capo alla Via Lattea e si porta dietro due galassie-satellite, come la Piccola e la Grande Nube di Magellano, e Sag DEG, la galassia più vicina alla nostra (80 000 anni luce).
Il secondo fa capo alla galassia di Andromeda, anch'essa con due satelliti (M32 e M110), NGC 147 ed NGC 185.
In tutto la massa stimata è di 650 miliardi di masse solari.

Gli oggetti del Gruppo Locale sono, prevalentemente, delle galassie nane, ellittiche o sferoidali, che ruotano intorno alle galassie a spirale più grandi. Alcuni esempi all'interno del Gruppo Locale sono Maffei 1, contenente Maffei 2, M81, M83 ed il Gruppo del Polo Sud. Si tratta di piccoli gruppetti, il cui nome è preso dalla galassia principale.
Il Gruppo Locale fa parte del Superammasso Locale (anche detto superammasso della Vergine), all'interno del quale si dispone in posizione periferica.
Proprio all'interno del superammasso, sembra che il futuro del Gruppo Locale sia una fusione con l'ammasso della Vergine.

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Ammassi di Galassie

Gli Ammassi di Galassie sono insiemi di galassie che vengono tenute insieme dalle rispettive forze di gravità.

All'atto pratico, si può parlare di ammasso di galassie se le galassie sono in numero da 50 a 1000, hanno una massa totale da 10¹⁴ a 10¹⁵ masse solari, stabilita prevalentemente attraverso il Teorema del Viriale, hanno un diametro di almeno 25 milioni di anni luce, la velocità delle galassie è di circa 1000 km/s, velocità che va diminuendo man mano che ci si allontana dal centro dell'ammasso, la distanza media tra gli ammassi è di circa 10 Megaparsec .

TEOREMA DEL VIRIALE
Il teorema consente di misurare la massa di un ammasso galattico in stato di equilibrio dinamico. All'interno di un ammasso, ogni galassia è accelerata dalla gravità totale subita da parte di ogni atomo facente parte dell'ammasso stesso. Maggiore è la massa dell'ammasso, quindi, e maggiore è la gravità e quindi maggiore è la velocità con la quale le galassie si muovono nelle loro orbite.

Per quanto riguarda la composizione, è stato osservato che spesso gli ammassi sono formati da galassie ellittiche o irregolari

, mentre è difficile riscontrare al loro interno una galassia a spirale, se non negli strati più esterni dell'ammasso. Una possibile spiegazione è di tipo evolutivo: le galassie ellittiche deriverebbero dalla collisione di galassie a spirale. Se questo è vero, può darsi che la prevalenza di galassie ellittiche sia dovuta proprio al fatto che in un ammasso le galassie stesse sono particolarmente vicine e tendono, di solito, ad avvicinarsi. Questo avvicinamento potrebbe essere stato causa di collisioni che hanno portato alla formazione delle galassie ellittiche che oggi vediamo. In tal caso, le galassie a spirale che si attestano negli strati più esterni dell'ammasso potranno, in futuro, essere attratte verso il centro e fondersi in altre galassie ellittiche.
Ancora sulla composizione, tra le galassie è presente una enorme quantità di gas intergalattico che raggiunge temperature che vanno dai 10 ai 100 milioni di gradi. Gli atomi ionizzati che ne derivano, urtando, emettono raggi X. Il gas intergalattico arriva ad occupare il 10% dello spazio presente tra le galassie. Il resto dovrebbe essere formato da materia oscura, il che è particolarmente importante dal momento che le forze di gravità impresse dagli oggetti visibili non sembrano sufficienti a garantire una coesione tale da far rimanere gli oggetti degli ammassi legati tra loro. La materia oscura dovrebbe essere la causa di questa grande attrazione che tiene unite le galassie.

CLASSIFICAZIONE
La classificazione degli ammassi galattici può essere parametrizzata in base al numero di componenti oppure alla forma.
Dal punto di vista del numero di galassie, la ricchezza di un ammasso non viene calcolata in base al numero in assoluto di galassie, ma al numero di galassie brillanti che è possibile contare in un'area di circa 1,5 MParsec dal centro. Si ottengono ammassi ricchi ed ammassi poveri.

Dal punto di vista della forma, ci sono ammassi regolari ed ammassi irregolari. Gli ammassi regolari presentano una maggiore concentrazione al centro ed una uniformità di dispersione che li rende quasi sferici (es.: Ammasso della Chioma di Berenice). Gli ammassi irregolari, invece, presentano un livello di concentrazione meno uniforme ed una dispersione che fa assumere all'ammasso stesso una forma più frastagliata (es.: Ammasso della Vergine).

Recentemente una nuova suddivisione è avvenuta in base alla misura dell'entropia nel centro dell'ammasso galattico. Due gruppi di studio indipendenti hanno dimostrato come l'entropia del caldissimo plasma negli ammassi si distribuisce muovendosi dal centro alla periferia, e ciò si verifica in tutti gli ammassi: poca entropia nel centro e molta in periferia. Metà degli oggetti studiati ha al centro una bassa quantità di entropia mentre l'altra metà presenta un valore più elevato. L'entropia è la misura del disordine di un oggetto: laddove al centro sia presente una entropia maggiore, vuol dire che è successo qualcosa di molto violento. Visto che molti ammassi presentano una galassia molto massiccia con nucleo attivo (AGN), si può ritenere che la maggiore entropia sia dovuta all'attività intensa e recente di un AGN che nel tempo ha interagito e sconvolto l'ambiente circostante.

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I Superammassi di Galassie

La tendenza all'interno dell'Universo sembra essere quella dell'aggregazione: molte stelle tendono ad organizzarsi in sistemi binari, ternari o multipli. Più su di gradino ci sono gli ammassi stellari, aperti o globulari.
Ancora più su nella scala esistono le galassie, le quali a loro volta si aggregano in gruppi galattici ed ammassi galattici . L'ultimo piolo della scala dovrebbe essere rappresentato dai superammassi di galassie: insiemi di ammassi galattici legati da fenomeni gravitazionali.
La dimensione di un superammasso arriva a centinaia di milioni di anni luce e contiene migliaia di galassie. Al momento il superammasso è l'insieme più grande studiato, anche se in teoria potrebbe essere possibile ipotizzare l'esistenza di ammassi di superammassi.
Come si vedrà, anche i superammassi fanno però parte di strutture "di disposizione" più grandi dal momento che questi immensi oggetti risultano disposti su filamenti che racchiudono immense bolle di vuoto, a tessere un aspetto spugnoso per il nostro universo visibile.

I Superammassi di Galassie sono ammassi di ammassi di galassie, legati gravitazionalmente.

SUPERAMMASSO LOCALE
Il Superammasso Locale, un disco appiattito di 200 milioni di anni luce di diametro, contiene un centinaio di oggetti tra gruppi galattici ed ammassi galattici, e tra questi contiene il Gruppo Locale.
Il Superammasso Locale è anche detto Superammasso della Vergine, dovutamente al fatto che al suo centro - o quasi - c'è l'ammasso della Vergine. Al suo interno, il Gruppo Locale si muove sullo strato esterno convergendo lentamente al centro. La massa del superammasso è circa 10¹⁵ quella del Sole ma la luminosità in confronto è veramente misera, il che fa pensare che gran parte della massa sia occupata da materia oscura. Un elemento di disturbo gravitazionale sembra esistere all'interno del superammasso, il che crea distorsioni nelle orbite degli oggetti interni al superammasso stesso. In direzione della costellazione del Sagittario c'è, infatti, una grandissima quantità di materia che con la propria forza di gravità attrae anche il Superammasso Locale: questa concentrazione è definita Grande Attrattore.
Superammassi noti, oltre al Superammasso Locale, sono presenti nelle costellazioni Hydra, Centaurus, Pavo-Indus, Coma, Sculptor, Shapley, Pisces-Cetus, Booter, Horologium, Corona Borealis.

IL PROGETTO 6dFGS
Una equipe di astronomi australiani, inglesi e statunitensi ha posto in essere un progetto definito 6-degree Field Galaxy Survey finalizzato a studiare la composizione dell'universo e la distribuzione delle galassie al suo interno, monitorando l'80% del cielo australe ad una profondità di circa 2 miliardi di anni luce. Attraverso il telescopio di 1,2 metri di apertura posto in Australia, gli astronomi hanno mappato circa 110.000 galassie giungendo a risultati sorprendenti: le galassie sono distribuite in maniera non uniforme nell'universo, e questo si sapeva. Sono presenti in grandi addensamenti e lasciano ampi spazi vuoti, quasi a formare una sorta di "gruviera cosmica". Lo studio dei filamenti e degli ammassi ha rivelato più di 500 enormi vuoti, tra i quali il più grande ha dimensioni pari a 3,5 miliardi di anni luce. Si tratta di vuoti talmente grandi che i modelli cosmologici e le simulazioni non possono ancora spiegarli.

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