Esplorazione dell'universo: modelli, galassie e la nostra Via Lattea

L'origine dell'universo

L’età stimata dell’universo è 15-20 miliardi di anni e dal momento della sua origine è in uno stato dinamico e subisce mutamenti profondi. L’origine e l’evoluzione dell’universo è studiato dalla cosmologia. Per spiegare l’origine dell’universo sono state formulate due ipotesi:

1.

Modelli cosmologici

Modello dello stato stazionario

L’universo è uniforme nello spazio e nel tempo, non ha un inizio preciso e non cambia nel tempo. Per spiegare il fenomeno della recessione, i sostenitori di questa tesi affermano che nell’universo si crea lentamente e continuamente nuova materia. Nuove Galassie prenderebbero quindi il posto di quelle che si sono allontanate e ogni regione dell’universo manterrebbe costante nel tempo la sua densità.

2. Modello del big bang

Questa è la teoria più accreditata. L’universo è nato in seguito ad un’esplosione, a partire da una singolarità, uno stato iniziale di densità e temperature infinite, l’esplosione primordiale avrebbe generato la materia che costituisce l’universo e le quattro forze fondamentali (gravitazionale, elettromagnetica, di interazione nucleare debole e di interazione nucleare forte) .

La galassia e il mezzo interstellare

La galassia è un sistema di stelle, gas e polveri tenuto insieme dalla forza di gravità. Questa può essere definita un sistema autogravitante, ovvero distante milioni di anni luce dagli altri sistemi circostanti. La nostra galassia è la Via Lattea. Altre galassie riconoscibili ad occhio nudo sono quella di Andromeda e le Nubi di Magellano. Tra una stella e l’altra c’è il mezzo interstellare, che ha una densità variabile. In alcune regioni dello spazio talvolta le particelle si addensano creando nubi molecolari, di idrogeno atomico, di gas ionizzati, di poveri. Le galassie sono distanti 2 o3000000 di anni luce l’una dall’altra, ma a volte sono vicine abbastanza da attrarsi, formando ammassi di galassie. La Via Lattea, Andromeda e le Nubi di Magellano fanno parte dell’ammasso chiamato Gruppo locale. L’ammasso più vicino al Gruppo locale è quello della Vergine. Spesso gli ammassi sono organizzati in superammassi.

Movimenti e collisioni galattiche

I movimenti delle galassie

Ogni galassia compie un moto di rotazione intorno al suo nucleo centrale e un moto di traslazione insieme alle altre Galassie che appartengono al suo ammasso. Quando la distanza tra le galassie è relativamente ridotta possono esserci delle collisioni galattiche che coinvolgono il materiale interstellare: nebulose, polveri e gas. Gli effetti sono vari. Le galassie possono infatti deformarsi, disgregarsi o fondersi, dando vita a nuove stelle. I movimenti delle galassie dipendono dalla forza di attrazione gravitazionale, mentre la velocità talvolta è maggiore dei valori previsti. Ciò può essere causato dalla presenza di una materia oscura. Questa per alcuni astrofisici potrebbe essere composta da miriadi di stelle luminose di piccola massa, oppure da buchi neri. Secondo altri invece potrebbe provenire da particelle fondamentali prive di carica dotate di massa molto piccola.

Classificazione delle galassie

La forma

Le galassie vengono classificate in base alle loro dimensioni e alla loro forma. Per forma le galassie possono essere di tre tipi:

1. Ellittiche: si presentano come chiazze di luce a forma sferica o ovoidale, in cui le stelle sono distribuite in modo regolare e la densità stellare è molto elevata. Al loro interno mancano stelle giovani, scarseggiano polveri e gas. Nella maggior parte di queste galassie la probabilità che si formino nuove stelle è molto ridotta;

2. A spirale: presentano un rigonfiamento al centro (bulge) circondato da un alone sferoidale e da un disco appiattito in rotazione, formato da stelle, polveri, gas da cui si originano i bracci a spirale. Contengono una grande quantità di polvere interstellare e sono presenti diverse stelle in stadi giovanili. La galassia a spirale barrata è invece caratterizzata da una sorta di barra che attraversa il nucleo;

3. Irregolare: la forma è in genere una nebulosa molto allungata ( cf. Nubi di Magellano) in queste galassie sono presenti solitamente stelle molto giovani e nubi e polveri di gas in grande quantità.

Galassie attive e la Via Lattea

Indipendentemente dalla forma le galassie presentano alcune particolari caratteristiche:

1. Le galassie attive emettono radiazioni nel campo del visibile o dell’infrarosso oppure dell’ultravioletto in quantità anomale rispetto alle galassie normali. Si pensa che al centro di queste ci sia un enorme buco nero. Secondo alcuno studiosi in queste galassie si verificano fenomeni esplosivi.

2. Tra le galassie attive ci sono le radiogalassie che emettono radiazioni molto intense nel campo delle onde radio. Molto spesso sono ellittiche.

3. Le galassie di Seyfert sono galassie attive con forma a spirale ed hanno un nucleo piccolissimo, ma dotato di massa enorme e luminosissimo. Anche i quasar potrebbero essere galassie attive. Sono corpi così brillanti da sembrare oggetti stellari ordinari. In realtà non si tratta di stelle ma di oggetti estremamente luminosi situati al limite dell’universo osservabile.

La nostra galassia è la Via Lattea, ed è una galassia a spirale con diversi bracci. Contiene oltre 100 miliardi di stelle. Al suo interno ha un rigonfiamento, il nucleo galattico, in cui la densità stellare è molto bassa e scarseggiano gas e polveri. Oltre al nucleo si estende il disco galattico dal quale partono alcuni bracci, tra cui il braccio di Orione, dove si trova il Sistema Solare. Nei bracci sono presenti numerose nebulose. Intorno al disco si osserva un alone quasi sferico costituito da stelle vecchie. L’intera galassia si muove nel suo ammasso con una velocità di circa 500 km/s. Nella nostra galassia esiste una grande quantità di materia oscura. Il sole si trova in una posizione periferica, nel braccio di Orione, in cui la densità stellare è inferiore rispetto a quella della regione centrale. Questo fatto è garanzia di stabilità per il Sole.