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La Galassia: Via Lattea |
Alzando gli occhi al cielo, tutte le stelle
che vediamo non sono scollegate tra loro ma fanno parte di un unico, grandissimo
contenitore che le tiene unite grazie all'attrazione gravitazionale
delle proprie componenti, quindi delle stelle stesse ma non solo. Ad occhio
nudo, a meno di non riuscire a vedere M31 o le Nubi di Magellano, non riusciamo
a vedere oggetti extra-galattici quindi tutto il cielo sopra i nostri occhi è
quello che ci presenta la nostra Galassia, la Via Lattea.
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La Via Lattea è la galassia che ospita il nostro sistema planetario,
il Sistema Solare. E' anche detta Galassia, con la "G" maiuscola.
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IL NOME
 Mitologicamente, durante una delle sue
'scappatelle', Zeus ebbe un figlio da Alcmena. Doveva essere un figlio tanto
forte da impedire lo sterminio di uomini e dei. Alcmena
partorì Eracle e lo
lasciò su un prato per timore della moglie di Zeus,
Era. Atena, convinta da Zeus, portò la sua regina Era
sul prato e trovò il bimbo. Era decise di
allattarlo ed il bimbo, appunto
Eracle, si attaccò al seno con una tale forza
che Era si ritrasse. Uno schizzo del latte di Era terminò in cielo, a formare la
Via Lattea, mentre Eracle (che vuol dire Gloria di Era) divenne immortale.
Proprio uno schizzo di latte nel cielo poteva apparire la striscia chiara che
attraversava il cielo da parte a parte a chi la vedesse senza la consapevolezza
di ciò che fosse, e proprio in base a questo le fu assegnato il nome di Via Lattea.
Come detto, alla nostra galassia ci si riferisce anche con il nome Galassia, con la
G maiuscola, ed in effetti il motivo è da rintracciare nell'etimologia del
termine visto che dal greco Galaxia significa latteo (non è un caso se
le famose caramelle Galatine sono al latte!).
Alcuni sostengono il fatto che la denominazione Via Lattea sia da attribuire
soltanto alla striscia che osservativamente si nota da Terra, mentre riferendosi
all'oggetto celeste di per sé occorrerebbe parlare di Galassia Via Lattea o di
Galassia e basta. Anche le pubblicazioni scientifiche, tuttavia, si riferiscono
al corpo celeste come alla Via Lattea.
Non tutti la pensarono allo stesso modo, comunque. Per i Cinesi la striscia nel
cielo era un Fiume Celeste nel quale le stelle erano pesci che fuggivano
dall'Amo Celeste, ovvero dalla falce di Luna.
Gli abitanti della Siberia invece erano convinti che il cielo si fosse spezzato
in due, e la striscia più chiara era la saldatura necessaria a tenerlo unito.
La Via Lattea è una galassia , e precisamente è la galassia che comprende il nostro Sistema Solare. Oggi si
parla di galassie in maniera abbastanza consapevole, avendo ben presenti
immagini viste in televisione oppure nelle riviste. Tuttavia la consapevolezza
di cosa sia una galassia non è storia antica, anzi.
Basti pensare ad una cosa: osservate il cielo notturno e cercate di capire, da
queste osservazioni, come può essere fatta la nostra Galassia: un disco? un
quadrato? una ellisse oppure una spirale? barrata? dove è il suo centro? ma
prima ancora di arrivare a queste domande: sareste mai riusciti a capire che vi
trovate davvero all'interno di una galassia? Vedreste soltanto stelle e qualche
oggetto sfumato, se siete dotati di strumenti ottici discreti, che ricondurrete
a nebulose. Proprio questo era il pensiero fino a pochi anni fa, fino a capire
che l'universo è cosparso di galassie e che anche noi facciamo parte di una galassia.
Insieme alla galassia M31 nella costellazione di Andromeda, la Via Lattea
rappresenta il membro principale del Gruppo Locale, comprendente anche la galassia del Triangolo ed una trentina di galassie minori.
MOTO
Il moto della Galassia è studiato dalla cinematica stellare.
Ruota su sé stessa
ad una velocità radiale di circa 220 km/s e per un giro completo impiega
qualcosa come 2,4*108 anni. Anche questa, come per le altre galassie,
è una rotazione differenziale: le stelle più interne ruotano più velocemente di
quelle lontane, che dovrebbero avere comportamenti in linea con le Leggi di Keplero.
Oltre a questo moto, ogni stella ha moti propri come, ad esempio, il
Sole che si muove verso la stella Mu Herculis.
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Le dimensioni della Via Lattea |
Le dimensioni della nostra Galassia erano molto dibattute ad inizio del secolo
scorso, tra il 1915 ed il 1920. Harlow Shapley, salito alla ribalta per aver
sostenuto la posizione periferica del Sistema Solare
all'interno della Galassia,
stimò la dimensione della Via Lattea in circa 300.000
anni luce, sostenendo quindi che tutte le nebulose a spirale che si potevano scorgere nel
cielo appartenevano alla Galassia. Secondo Shapley,
quindi, le altre galassie
appartenevano alla nostra Galassia. Ovviamente
Shapley non conosceva la reale
natura di quegli oggetti.
Contro Shapley, Heber Curtis sostenne una dimensione dieci volte minore per la
Via Lattea, portandola quindi a circa 30.000 anni luce di diametro.
Il dilemma fu risolto soltanto nel momento in cui all'interno degli oggetti a
spirale furono rintracciate stelle di tipologia conosciuta che poterono essere
utilizzate per calcolare le distanze reali analizzando lo scarto tra splendore
assoluto, noto, e splendore visuale:
fu chiaro a questo punto che quegli oggetti
erano davvero troppo lontani per poter appartenere alla nostra Via Lattea. Non
fu così facile, dal momento che vennero tirati in ballo gli effetti di
estinzione della luce provocati dal mezzo interstellare,
in grado di attenuare la luce apparente e quindi in grado di portare ad
errori di sovrastima delle distanze: in poche parole, una stella apparirebbe più
spenta di quanto non lo sia in realtà soltanto perché tra lei e noi si trovano
molte polveri interstellari.
Questa scoperta fu effettuata da Robert Trumpler,
ma in realtà era ben applicabile lungo il piano galattico ma non nella direzione
ad esso perpendicolare, dal momento che è sul piano galattico che le polveri e
le nubi si addensano. Le stelle che potevano essere osservate lontano dal piano
galattico erano effettivamente distanti, e quindi gli oggetti che le contenevano
erano distanti allo stesso modo. Erano altre galassie e come tali erano oggetti
extra-Galattici, cioè esterni alla nostra Galassia.
Oggi sappiamo, o crediamo di sapere, che la Via Lattea ha la forma di un disco
schiacciato, che viene chiamato equatore galattico oppure piano
galattico. Il diametro dell'equatore galattico è stimato intorno ai 78.000
anni luce, anche se alcuni sostengono possa arrivare a 300.000 anni luce ed
altri, molti, arrivano a 100.000 anni luce.
Lo spessore del disco raggiunge il massimo al suo centro, con circa 15.000 anni
luce mentre alla periferia va diminuendo. Alla posizione del Sistema Solare,
cioè a circa 27.000 anni luce dal centro galattico, il disco è spesso soltanto
1000 anni luce.
Dalla barra centrale posta al centro della Galassia si dipartono i bracci
galattici.
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La forma e la composizione della Via Lattea |
 La nostra Galassia,
vista da fuori da una posizione di taglio avrebbe la forma di un fuso, molto
allungata e piatta. Vista di fronte, tuttavia, la Via Lattea assumerebbe la
forma di una grande spirale con una barra centrale dalla quale si diramano i
bracci.
La forma della Galassia è stata individuata con molta difficoltà ed a tutt'oggi
non è neanche molto sicura, se è vero che nuovi strumenti tecnologici ci pongono
di fronte a differenti dati che, ad esempio, hanno portato il numero di bracci
della spirale da 4 a 2 nel corso del 2008. Ovviamente per poterla vedere
occorrerebbe spingersi molto lontano non solo dalla Terra ma dalla Galassia
stessa,
ed attualmente non abbiamo mezzi né tecnologie in grado di compiere questo lavoro
in tempi accettabili per una vita umana.
ALONE GALATTICO
La spirale della Galassia può essere contenuta in una forma circolare che
rappresenta l'alone galattico. L'alone è quasi privo di nubi di gas e
di polveri ma ricco di ammassi globulari. Se ne contano più di 150 ma è molto probabile che siano più di 200
comprendendo gli ammassi posti al di là del centro galattico.
La popolazione
degli oggetti presenti nell'alone galattico ha quasi la stessa età della
Galassia stessa: la mancanza di polveri e di gas impedisce la formazione di
nuove stelle.
DISCO GALATTICO
Il disco galattico è formato da stelle e materia interstellare in quantità molto
abbondante. Questa materia può essere diffusa omogeneamente oppure raccolta in
nubi di diversa dimensione. Guardando la Galassia da fuori e di taglio,
noteremmo che la striscia luminosa che la compone è tagliata in due da una
fascia oscura: la luce delle stelle in questa zona è infatti assorbita dalle
polveri concentrate sul disco.
Proprio la presenza di grandi quantità di gas e polveri fa sì che il disco galattico
sia un continuo fermento di stelle in formazione, quindi la
popolazione di questa area galattica è molto varia, abbinando stelle anziane a
stelle giovanissime.
Anche nel disco galattico sono presenti famiglie di stelle ed ammassi, ma questi
ammassi sono molto meno fitti degli ammassi globulari presenti nell'alone
galattico: si tratta degli ammassi aperti.
CENTRO GALATTICO: SgrA*
A lungo il centro galattico è stato nascosto ai nostri occhi, e lo sarebbe
ancora senza l'evoluzione tecnologica degli strumenti ottici. La spessa coltre
di nubi che si addensa sul piano galattico ci impedisce di allungare l'occhio
oltre i 10.000 anni luce. Abbiamo potuto vedere, tuttavia, i centri galattici di
galassie simili alla nostra, immersi in nuclei centrali ricchissimi di stelle e
di materia interstellare.
Cosa c'è al centro della Galassia è ancora mistero, sebbene sia sempre più
chiaro.
Inizialmente proprio il fatto di non poter vedere oltre indusse gli astronomi,
tra i quali Herschel (tutti, William, Caroline e John)
e Cornelius, a pensare
che il Sole fosse esattamente al centro della Galassia: il numero di stelle per
grado quadrato appariva infatti lo stesso in ogni direzione, ma soltanto perché
le altre stelle erano coperte dalle nubi del centro galattico.
Fu Harlow Shapley ad individuare la direzione del centro galattico
studiando
invece gli ammassi globulari, e verificando che questi sono più presenti verso
la costellazione del Sagittario. Gli ammassi globulari,
infatti, non sono
dislocati sul piano galattico come le stelle, e sono meno suscettibili di
esserne coperti. Tutti quegli ammassi galattici, secondo Shapley, stavano
orbitando intorno al centro galattico, nella costellazione del Sagittario.
Partendo da stelle di tipo RR Lyrae,
Shapley stimò anche la distanza del Sole
dal centro galattico in 60.000 anni luce ma poi, la comprensione del fatto che
le polveri attenuavano la brillantezza di queste stelle, ricalibrò il tutto in
27.000 anni luce.
 La presenza di polveri
è tale per cui soltanto un fotone su 100 miliardi, di quelli ottici, giunge fino
a noi, mentre a lunghezze radio le osservazioni sono migliori. Anche le
lunghezze d'onda più corte come quelle gamma possono giungere a noi indisturbate
o quasi. Possiamo oggi sapere che la densità di stelle è un milione di volte
maggiore al
centro galattico rispetto alle zone più periferiche del disco, con
una distanza media tra stelle di una settimana luce soltanto. Oltre a queste,
però, ci sono anche polveri e gas che emettono in radio e infrarosso lontano.
Con un dettaglio di circa 30 anni luce si nota una forte sorgente di radiazione
infrarossa nel centro galattico.
Su 700 anni luce sul piano galattico ci sono quattro radiosorgenti principali,
ciascuna con un diametro minore di 50 anni luce: si tratta di Sagittarius D, Sagittarius
B, Sagittarius A e Sagittarius C. Il centro della Galassia è
individuato proprio in SgrA e proprio da questo punto partono le coordinate galattiche. Da SgrA parte un getto arcuato. SgrA è composto da due sorgenti,
chiamate rispettivamente
SgrA Est e SgrA Ovest. SgrA Ovest ha una emissione
molto più intensa del suo gemello e presenta, nella sua parte più emittente,
una sorgente radio compatta chiamata SgrA*, che rappresenta proprio il preciso
centro galattico.
Intorno a SgrA* è presente una corona di gas molecolare con raggio di 6 anni
luce, che ruota a 100 km/s. E' una formazione molto instabile, con un diametro
inferiore a 3 ore luce (pari all'orbita di Saturno), SgrA*
potrebbe essere un
buco nero supermassiccio, di un milione di masse solari, anche se in tal caso
l'emissione radio dovrebbe essere molto maggiore di quella osservata. Tuttavia,
il getto di materiale espulso e la presenza di un altro getto a radioonde esteso
per 25° e perpendicolare al centro galattico, fanno somigliare molto la Galassia
alle lontane quasar. Tutto propende in favore di un buco nero galattico, anche
se l'energia sprigionata è minore del previsto. E' difficile però pensare che
una massa di circa 4,5 milioni di masse solari (stima di dicembre 2008 dall'University of California at Los Angeles
- UCLA, con un errore possibile di
mezzo milione di masse solari in più o in meno) racchiusa in 17 ore luce non sia
un buco nero. Questo mostro induce le stelle vicine a muoversi a velocità
superiori alla media, raggiungendo i 4500 km/s (una stella raggiunge addirittura
gli 8000 km/s). Il calcolo di queste orbite vicine al buco nero ha consentito
anche di ridefinire la distanza del centro galattico
dal Sole in 27.400 anni
luce, con un errore possibile di 1.300 anni luce in più o in meno.
I BRACCI DI SPIRALE
La Galassia ha dei bracci, come detto. Descrivono una spirale
logaritmica inclinata di circa 12 gradi e, fino al 2008, si stimava esistessero
quattro bracci maggiori aventi tutti origine al centro della Galassia e dai
quali si dipartono bracci minori.
Braccio di Perseo
Si tratta del braccio più grande della Galassia, in direzione della
costellazione del Sagittario. Anche noto come Braccio dei 3 Kiloparsec.
Parte
dalla costellazione dell'Aquila, passa tra il Braccio del Sagittario e quello
del Cigno fino alle costellazioni di Cigno, Perseo e Poppa. Il punto di massima
vicinanza al Sole si ha nella costellazione del Perseo, quindi è noto con questo
nome. Ha un raggio di circa 35 mila anni luce e, secondo le ultime stime, il Braccio
di Orione è una ramificazione del Braccio di Perseo e non più un braccio
primario della nostra Galassia. Tra gli oggetti prevalenti accolti ci sono M1,
M36, M37, M38, M52 e M103.
Braccio della Squadra-Cigno
Tra i bracci principali della Galassia, origina dalla costellazione dell'Aquila
e si dirige verso Regolo, da cui il secondo nome di Braccio Regolo-Cigno.
Si nasconde poi dietro il centro galattico ed esce alla visibilità nella
costellazione del Cigno per arrivare poi in Cefeo e Cassiopea.
Braccio Scudo-Croce
Braccio secondario della Galassia, trae origine presumibilmente dal Braccio del Sagittario per poi deviare verso la Croce del Sud. Proprio questa zona
rappresenta una delle maggiori in fatto di formazione stellare.
Braccio Carena-Sagittario
Tra i bracci maggiori della Galassia, quello del Sagittario è tra i più estesi
ed il più interno rispetto alla nostra posizione. Origina dal lato opposto al
nostro della Galassia, per uscir fuori nel Cigno e dirigersi verso la Carena.
Molti degli oggetti di questo braccio ricadono nella costellazione del
Sagittario. Tra gli oggetti ci sono M8, M11, M16, M17, M18, M20, M21, M24, M26,
M55, NGC 33772.
Braccio di Orione
Braccio minore della Via Lattea, considerato maggiore fino al 2008. Al suo
interno si trova il nostro Sistema Solare. Il punto più ricco si trova proprio
nella costellazione di Orione e scorre tra due bracci importanti come Sagittario
e Perseo. Forse si tratta di una ramificazione del Braccio del Perseo. Il nostro
Sole si trova all'interno del Braccio di Orione, vicino al bordo della Bolla
Locale, una cavità del mezzo interstellare esteso per circa 300 anni luce e
con una densità di idrogeno neutro dieci volte inferiore alla media.
Gli oggetti visibili in questo braccio sono numerosissimi: gli oggetti di
Messier numero 6, 7, 23, 25, 27, 29, 34, 35, 39, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48,
50, 57, 67, 73, 76, 78, 93, 97. Inoltre, la Nebulosa Rosetta, NGC 2264 e NGC
2451.
All'esterno dei bracci maggiori si distingue un anello di stelle e gas che le
forze mareali hanno strappato ad altre galassie. Questo anello è detto
Anello dell'Unicorno.
IL MISTERO DELLA RADIAZIONE GAMMA
Da una quarantina di anni è noto che nella Via Lattea è presente una radiazione
a 511 kilo elettronVolt (keV). Una radiazione di questa energia è dovuta all'annichilazione
elettrone-positrone. I positroni sono particelle di antimateria,
con le stesse caratteristiche degli elettroni ma con carica opposta (e quindi positiva),
originati dal decadimento radioattivo di alcuni isotopi
di elementi pesanti come il nichel-56, l'alluminio-26 ed il titanio-44. Gli strumenti
a bordo del satellite dell'ESA INTEGRAL hanno consentito di verificare
che la sorgente di questa radiazione non è puntiforme, ma è racchiusa in un'area
di spazio di circa 10 gradi quadrati intorno al centro galattico, coinvolgendo quindi
una grande quantità di materia
e di antimateria.
INTEGRAL ha dapprima consentito di verificare l'asimmetrica distribuzione della
radiazione gamma nella Via Lattea, con accentramento verso il nucleo galattico ed
asimmetria verso il disco galattico. A lungo si è ipotizzato che l'anomali fosse
riconducibile alla materia oscura,
dal momento che i positroni - elettricamente carichi - vengono influenzati dal campo magnetico e non possono quindi viaggiare per lunghe distanze. Visto che la radiazione
era stata osservata in regioni che poco erano legate alla distribuzione delle stelle,
la materia oscura sembrava l'elemento più convincente come fonte di positroni.
Invece, INTEGRAL ha permesso di scoprire che i positroni derivano dall'esplosione
di stelle massicce, che lasciano dietro di sé elementi radioattivi che decadono
in particelle più leggere, come positroni ed elettroni. Questi positroni possono
viaggiare su lunghe distanze visto che le interazioni con il campo magnetico sono
trascurabili. L'anomalia nella distribuzione della radiazione gamma è data quindi
dai viaggi di questi positroni. Quelli prodotti nelle regioni del disco galattico
si allontanano verso l'alone prima di essere annichiliti.Quelli prodotti vicino
al bulge, invece, non riescono a fuggire per la presenza del grandissimo
numero di stelle (il bulge è il rigonfiamento centrale della galassia) e vengono
annichiliti, dando così la spiegazione per l'intensa radiazione gamma osservata
in quella direzione.
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Il campo magnetico della Via Lattea |
Componente immateriale della Galassia ma non di poco conto, il
campo magnetico galattico fu ipotizzato per la prima volta da Enrico Fermi
nel
1949. E' noto che una carica elettrica in moto produce un campo magnetico,
e che
il gas interstellare è composto parzialmente da particelle cariche in movimento,
che quindi producono un campo magnetico.
Fermi stimò anche il valore del campo magnetico in 3x10-6Gauss,
basandosi sul fatto che durante la lunga vita della Galassia si fosse giunti ad
un equilibrio tra densità di energia cinetica e magnetica. In effetti il valore
empiricamente riscontrato è di 3,5x10-6Gauss.
Ancora nel 1949, Hiltner e Hall notarono la polarizzazione delle stelle molto
lontane (significa che l'intensità della luce non è uguale in ciascuna direzione
ma si concentra maggiormente in alcune direzioni anziché in altre), e che la
polarizzazione stessa cresceva al crescere della distanza. Le stelle emettono
radiazioni non polarizzate quindi per dar vita a radiazioni polarizzate deve
esserci qualche fattore esterno. Questo fattore esterno, inoltre, doveva
trovarsi tra noi e le stelle, quindi nel mezzo interstellare, dal momento che al
crescere della distanza cresceva anche la polarizzazione.
Misurazioni più precise ci furono quando Zeeman osservò che quando una sorgente
luminosa emette in un campo magnetico, le righe del suo spettro vengono scisse
in più componenti e la scissione cresce al crescere del
campo magnetico e della
lunghezza d'onda della radiazione.
Furono così osservati gli effetti tipici della polarizzazione nelle righe
dell'idrogeno neutro (riga a 21 centimetri) e nei segnali delle pulsar, a testimonianza del campo magnetico galattico.
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Il futuro della Via Lattea |
Via Lattea e M31, la galassia di Andromeda, rappresentano le maggiori esponenti
delle galassie facenti parte del Gruppo Locale
insieme alla galassia del Triangolo. Il Gruppo Locale, a sua volta, è compreso nel Superammasso Locale.
Si è sempre pensato che le due Nubi di Magellano fossero due galassie satelliti
della nostra, mentre recenti dati sembrano dimostrare che queste galassie siano
invece al loro primo e unico passaggio nei nostri dintorni.
Il futuro della Galassia è spesso indicato con il termine di Milkomeda,
un nome fuso tra Milk Way (la nostra Via Lattea) e la galassia di
Andromeda.
Infatti, la galassia di Andromeda è in avvicinamento alla nostra
ad una velocità tra 100 e 140 km/s e tra circa 3 o 4 miliardi di anni le due
giganti potrebbero entrare in collisione. L'evento porterebbe ad un mescolamento
di stelle ed alla formazione di numerose altre stelle grazie allo sfregamento
dei gas. Il risultato finale dovrebbe essere una gigantesca galassia ellittica,
la cui formazione richiederebbe circa un miliardo di anni dall'inizio della
collisione.
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