Galassie & galassie

L’universo è bello perché è vario non è una frase adatta a questo post.
Non abbiamo ancora capito per bene come si formano le galassie. Riteniamo che sia necessario l’apporto della materia oscura per permettere il collasso e la formazione delle strutture che attualmente osserviamo nell’universo.
Però possiamo osservare una cosa. Esistono due gruppi principali di galassie: le ellittiche e le spirali. Ovviamente questa è una divisione grossolana ma se tralasciamo per un attimo le sfumature allora possiamo ragionevolmente dividere le galassie in questi due gruppi (altrettanto ovviamente tralasciamo quelle galassie che non si possono proprio classificare in queste due categorie, le cosiddette irregolari).

Prima di andare avanti diciamo qualcosa di utile sulle galassie.
Una galassia è un sistema dinamico composto da stelle che si muovono con una certa velocità. Nella nostra galassia ci sono 100 miliardi di stelle e possiamo assumere questo numero come media di stelle presenti in una galassia. Nonostante ci siano tante stelle, a dire il vero è rarissimo che due di loro si scontrino. Questo perché il tempo necessario ad avere uno scontro è molto più grande del tempo passato dalla (teorica) nascita dell’universo. Si tratta di una cosa che si può calcolare e si chiama tempo di rilassamento a due corpi. Questo vale anche quando due galassie si scontrano. Anche in questo caso gli scontri fra stelle sono rarissimi.

Un po’ di galassie.

Ma ora torniamo a noi.
Le galassie ellittiche sono galassie ellisoidali come dice il nome stesso. Cioè hanno una struttura tridimensionale. Queste galassie appaiono di colore rosso, o meglio, le stelle che popolano queste galassie sono stelle rosse. Questo è indice di una popolazione stellare abbastanza vecchia ovvero si tratta di stelle formatesi molti miliardi di anni fa. Inoltre in queste galassie manca un ingrediente fondamentale per la formazione stellare, cioè il gas. Dunque non si osservano stelle giovani. Le stelle nelle galassie ellittiche non ruotano o ruotano con velocità molto basse. Molto importante è il concetto di dispersione di velocità che indica una sorta di velocità media delle stelle in questione. Per questo si dice che le stelle nelle ellittiche si muovono di moto random.

Le galassie spirali sono galassie a forma di disco. O almeno la maggior parte delle stelle si trova su di un piano ma sono presenti stelle anche attorno al disco (nel cosiddetto alone). Nelle spirali troviamo il gas e questo permette di avere stelle giovani di colore blu nel disco. Nella zona centrale delle spirali troviamo il cosiddetto bulge; si tratta come di una piccola galassia ellittica in quanto molte delle caratteristiche elencate prima sono riscontrate anche nel bulge. Le spirali mostrano inoltre una struttura di bracci. Ancora non è molto chiaro il meccanismo che genera i bracci di spirale ma quello che si sa è che non si tratta dello stesso meccanismo che genera i vortici di acqua nel lavandino di casa (fatevene una ragione!). Il fatto che vediamo stelle giovani non vuole certo dire che le galassie spirali sono più giovani di quelle ellittiche. Infatti le stelle blu sono molto più massive delle stelle rosse e la teoria dell’evoluzione stellare ci dice che il tempo di vita di una stella è inversamente proporzionale alla sua massa; più la stella è massiva più è corta la sua vita. Quindi in pratica questo vuol dire che vi è un tasso di formazione stellare nelle galassie a spirale proprio come ogni anno gli stati calcolano il prodotto interno lordo. Dunque vi sono sempre stelle nuove che prendono il posto di quelle vecchie e quindi non possiamo affermare che le ellittiche siano galassie più vecchie o viceversa.

Ma se si formano sempre stelle prima o poi il gas finisce? Beh, tenete presente che le stelle sono fatte di gas e quindi quando poi muoiono con vari meccanismi rimettono in circolo di nuovo il gas.
Ci sono differenze nel gas rimesso in circolo rispetto a quello iniziale? Sì. Infatti nelle stelle avvengono reazioni termonucleari e ciò comporta che si vengono a formare, all’interno delle stelle, elementi chimici pesanti a partire dal leggerissimo idrogeno. Dunque se all’inizio il gas della galassia è formato da solo idrogeno, pian piano con successive generazioni di stelle abbiamo che il gas si contamina di elementi più pesanti.
Questo fattore è chiamato metallicità (in astrofisica tutti gli elementi diversi da idrogeno e elio sono chiamati metalli). Siccome il gas diventa sempre più metallico con il passare del tempo, in linea di principio potremmo stimare l’età della galassia dalla metallicità della sua popolazione stellare. Ovviamente la sto semplificando parecchio perché ci possono essere diversi fattori che possono influenzare la metallicità del gas nella galassia; su tutti gli scontri con le altre galassie, i quali possono alterare le abbondanze chimiche di metalli nel gas e quindi nelle nuove stelle che si andranno a formare.

Bene, ci sono molte altre cose di cui parlare sulle galassie ma noi per ora ci fermiamo qui.
Spero di aver acceso un minimo di interesse e stuzzicato l’idea di saperne di più con questo breve post.
Un’ultima cosa. Non abbiamo la più pallida idea del perché le galassie siano principalmente o ellittiche o spirali. Se avete idee (supportate da ottimi argomenti) fatevi pure sotto!

Per chi volesse approfondire:

http://www.astrosurf.com/cosmoweb/galassie/index.html

http://www.astroala.it/didattica/profondocielo/classificazione.htm

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