vengono viste la morfologia della Via Lattea e le caratteristiche delle altre galassie (ellittiche ed irregolari)

1. NEL REGNO DELLE
GALASSIE
Mario Sandri
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2. Nel regno delle galassie
All’inizio del Novecento
l’avvento dei grandi
telescopi consente di
esplorare il cielo in modo
sistematico. Così, il Sole
si perde tra i cento
miliardi di stelle della Via
Lattea. La quale si perde,
a sua volta, tra le
centinaia di miliardi di
galassie che popolano
l’universo.
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3. La protogalassia
La Galassia è nata da una gigantesca
nube di gas che a poco a poco è andata
contraendosi e per effetto della rotazione
appiattendosi. Attraverso il processo di
nascita-morte delle stelle la Galassia ha
potuto arricchirsi di elementi sempre più
pesanti.
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4. La Via Lattea
Intorno al 1780, William Herschel fu il primo a
tentare di determinare la forma della Via Lattea
enumerando le stelle in diverse posizioni.
Ottenne una forma più o meno schiacciata
(giusto), ma coi bordi irregolari ed il Sole al
centro (sbagliato).
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5. Morfologia della Via Lattea
Struttura a grande
scala formata da:
• Nucleo galattico
• Bulbo centrale
• Bracci delle spirali
• Alone
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6. Dati generali
• Diametro: 90000 a.l.
• Diametro bulbo: 25000 a.l.
• Diametro nucleo: 10000 a.l.
• Spessore al centro: 15000 a.l.
• Spessore in posizione del Sole: 1000 a.l.
• Massa totale: 200 x 109 masse solari
1 a.l. è circa 1013 km!!!!
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7. Nucleo centrale
Harlow Shapley (1885-1972) fu il primo ad
individuare il centro galattico nella costellazione
del Sagittario.
Attualmente il nucleo galattico è localizzato nella
posizione della radiosorgente Sagittario A
 = 17h 42,5m
 = - 28° 59’
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8. Il centro galattico
È impossibile sondare il
centro galattico nel
visuale in quanto tale
zona è molto ricca di
stelle, ma soprattutto di
polvere che rende
inaccessibile la visione.
Tuttavia la ricerca si
realizza in altre frequenze
anche se ancora non si è
riusciti a trovare
veramente cosa si
nasconda al centro della
nostra Galassia.
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9. Come è popolato
In un volume di circa 1500 a.l. si trova una
densità di stelle un milione di volte più grande
che nelle vicinanze del Sole e 150 volte che
negli ammassi globulari. La distanza media
stella-stella è di circa una settimana luce, 15
volte il diametro del Sistema Solare. La massa è
stimata pari a dieci miliardi di masse solari. Ma
oltre alle stelle il centro contiene polveri e gas,
che emettono soprattutto onde radio e nel
lontano infrarosso.
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10. Il bulbo centrale
Nel bulbo centrale si trova un anello di
nebulose giganti, all’interno del quale si
trovano numerose nubi di gas e di polveri
insieme a stelle giovani e ammassi stellari,
ma anche molte vecchie stelle.
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11. Struttura a spirale
• Nella Galassia vi sono grandi
quantità di idrogeno
interstellare (regioni HI).
• Tale presenza si trova con
osservazioni
radioastronomiche della riga di
emissione di 21 cm.
• La determinazione della
distanza di tali regioni ci dà
una stima accurata della
natura a spirale.
• La distribuzione di tali regioni a
portato all’identificazione della
struttura della Galassia.
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12. Alone
L’alone è formato da
ammassi globulari che
presentano una
distribuzione uniforme
attorno al disco galattico.
Sono formati da stelle
vecchie e
presumibilmente si sono
formati all’incirca nello
stesso periodo di
formazione della
Galassia
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13. Formazione stellare
Piano galattico: data
la presenza di molte
polveri, le stelle si
formano
continuamente e qui
convivono stelle
giovani e vecchie.
Alone: essendo privo
di polveri e gas, in
tale zona non
potranno nascere
altre stelle.
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14. Mezzo interstellare
Si riteneva che tra stella e stella ci fosse
uno spazio vuoto ed inerte, invece si è
scoperto che questi spazi sono occupati
dal mezzo interstellare, zone in cui
l’agitazione termica può raggiungere
anche il milione di gradi, e viene diviso in:
• polveri,
• gas.
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15. Polveri
La polvere consiste di minuscole particelle
solide, agglomerati di molecole formati
dagli elementi più abbondanti. A causa
delle dimensioni di tale particelle,
paragonabili alle lunghezze d’onda delle
radiazioni ottiche e ultraviolette, la polvere
si comporta come un attenuatore di luce
continuo e selettivo.
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16. Gas
Il gas è costituito di atomi e molecole
sparse fra stella e stella con una densità
che sul piano galattico raggiunge al
massimo quella di un atomo per
centimetro cubo. Il gas assorbe la
radiazione stellare solo a certe ben
determinate lunghezze d’onda tipiche degli
elementi che lo compongono e del loro
stato di ionizzazione.
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17. Posizione del Sole
Harlow Shapley
(1885-1972) pone il
Sole in una posizione
periferica. L’uomo
perde la sua centralità
all’interno della
Galassia
Distanza del Sole dal
centro: 30000 a.l.
Distanza del Sole dal
piano galattico: 46 a.l. (a
nord)
Velocità di rotazione del
Sole: 220 km/s
Periodo di rotazione del
Sole attorno al centro
galattico: 240 x 106 anni
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18. La rotazione della Galassia
• Le stelle della Via Lattea
devono ruotare attorno al
centro di questa, e ciò per
soddisfare le leggi della
dinamica.
• Le stelle che si trovano tra il
Sole e il centro galattico
ruotano attorno a questo più
velocemente del Sole e lo
precedono, mentre le stelle
nella direzione dell’anticentro
si muovono più lentamente e si
lasciano sorpassare.
• Un effetto analogo si ritrova
nella misura delle velocità
radiali.
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19. Il campo magnetico
Il primo a ipotizzare l’esistenza di un
campo magnetico galattico fu Fermi.
Attraverso vari fenomeni fisici
(polarizzazione della luce, effetto Zeeman,
etc.) si è potuto effettivamente misurare
tale campo ed è risultato essere di circa di
3 x 10-6 gauss. A produrre tale campo è
probabilmente il mezzo interstellare, che è
composto da particelle cariche in moto.
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20. L’osservazione a diverse frequenze
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21. La Via Lattea nel visibile
Il disco delle stelle (zone chiare) è screziato di
zone scure dovute alle polveri interstellari che
assorbono la luce delle stelle retrostanti.
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22. La Via Lattea alle radioonde
L’immagine a 408 MHz mostra il disco appiattito
(le zone arancioni), ma anche alcuni eleganti
archi (le zone gialle) che si elevano al di sopra
del disco, verso l’alone.
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23. Nebulose extragalattiche
Fino ai primi anni del XX secolo non si era
sicuri che esistessero altri oggetti al di
fuori della nostra Galassia. Con la
determinazione della distanza della
galassia di Andromeda si é aperta la
visione dell’universo nella sua
completezza. Ma é solo dopo la metà di
questo secolo che si é riusciti a
determinare le distanze con maggior
precisione.
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24. M31
La galassia di
Andromeda appare
nelle notti limpide
come un oggetto
nebulare di
magnitudine 4.9. Fu il
primo oggetto che si
scoprì essere
extragalattico.
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25. M33
Anche la galassia del
Triangolo fu uno dei
primi oggetti
extragalattici ad
essere studiati. Solo
con la risoluzione
della galassia in stelle
si é potuto
determinare la
distanza.
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26. Tipi di galassie
E.P. Hubble classificò
vari tipi di galassie. I
quattro grandi
raggruppamenti sono:
• ellittiche,
• spirali,
• spirali barrate,
• irregolari.
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27. Galassie a spirale
Le galassie a spirale
sono di gran lunga le
più numerose. Ciò é
dovuto al fatto che
sono più grandi
rispetto agli altri tipi e
dunque é più facile la
loro individuazione.
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28. Galassie a spirale barrata
A differenza del tipo
precedente, queste
galassie presentano
una barra più o meno
pronunciata che si
diparte dal nucleo e
dalla quale si
dipartono le braccia a
spirale.
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29. Ellittiche
Le galassie ellittiche
hanno forma che
passa dall’essere
quasi circolare a
molto più allungate,
avendo un
appiattimento
massimo che può
arrivare al massimo a
circa 3:1.
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30. Irregolari
Sono il gruppo più
scarno. Sono galassie
dalla forma indefinita.
Attualmente sono
fecondissime di
nuove stelle anche se
sono un migliaio di
volte meno dense di
quelle a spirali.
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31. Le diversità
La differenza di evoluzione delle varie galassie é
direttamente collegata alla formazione di stelle.
Nelle galassie a spirale tutta la materia
disponibile é stata utilizzata per la formazione di
stelle, in quelle ellittiche solo una parte ed il gas
rimasto si é addensato principalmente sul piano
galattico, mentre in quelle irregolari la
produzione di stelle é un processo tardivo ed é
per tale motivo che in quest’ultimo tipo si trovano
oggi molte stelle in formazione.
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32. Lo zoo delle galassie
Vi sono molti tipi di
galassie per le quali
la classificazione di
Hubble va un po’
stretta: troviamo
galassie dalle diverse
caratteristiche fisiche
ed altre che
interagiscono coi
membri vicini.
• Radiogalassie
• Quasar
• BL Lac
• Blazar
• Liner
• Seyfert
• Markanian o N
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33. Radiogalassie
Sono galassie a
spirale o ellittiche che
presentano una
radiazione radio dal
migliaio al milione più
volte intensa rispetto
a quella normali. La
più intensa
radiosorgente é
Cynus A.
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34. Quasar
Le quasar sono potenti
sorgenti di radiazione X e
infrarossa. Si vedono
come punti luminosi, ma
sono gli oggetti più
distanti conosciuti
dall’uomo. Il processo
che li rende così luminosi
non é molto chiaro. Tra le
varie ipotesi si suppone
che sia una galassia in
formazione.
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35. BL Lac
Il nome deriva da una
stella che
successivamente si é
scoperto essere il
nucleo attivo di una
galassia ellittica. La
caratteristica é che
presenta uno spettro
continuo privo di
righe.
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36. Blazar
Blazar sta a
significare
BLLacQuaSar. La
parola richiamo il
termine fiamma, infatti
questi oggetti
presentano bruschi
aumenti di luminosità.
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37. Liner
I Liner é l’acronimo di
Low Ionization
Nuclear Emission
Region, in esse le
emissioni gassose
provengono da gas a
bassa ionizzazione.
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38. Seyfert
Queste galassie
presentano un nucleo
talmente luminoso
che mette in ombra I
bordi circostanti.
Prendono il nome da
colui che per primo le
catalogò e studiò.
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39. Markanian o N
Prendono nome
dall’astrofisico russo che
le ha studiate.
Presentano nuclei brillanti
e radiazione più blu e
ultravioletta rispetto alle
galassie normali. Queste
caratteristiche sono
indice di attività più o
meno intensa dei loro
nuclei.
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40. L’oggetto di Hoag
Questo oggetto
prende il nome del
suo scopritore. Si
tratta di una galassia
ellittica, con un nucleo
perfettamente
circolare, circondata
da un anello
altrettanto circolare.
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41. Galassie interagenti
Può capitare che alcune
galassie interagiscano
per effetto della reciproca
attrazione gravitazionale.
In questo cosa scoviamo
galassie a nuclei multipli
che presentano strane
forme. La galassia
formatasi raggiunge
dimensioni ragguardevoli,
anche 60 volte maggiore
della nostra Galassia.
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42. Interazione
Qui si vede una
simulazione di due
galassie interagenti I cui
piani sono inclinati l’uno
rispetto all’altro di 60
gradi. Risulta
praticamente impossibile
che vi sia uno scontro tra
stelle in questa fase in
quanto la distanza stella-
stella é molto elevata.
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43. Gruppo Locale
La Via Lattea ha parte del cosiddetto gruppo
locale, un insieme di una ventina di galassie
in cui spiccano M31 e M33 e le Nubi di
Magellano, galassie satelliti della nostra. La
maggior parte delle galassie sono ellittiche o
irregolari. Il diametro é di circa 3 milioni di a.l.
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44. Superammasso della Vergine
Il gruppo locale fa parte del cosiddetto
superammasso della Vergine. La posizione
della Via Lattea é periferica ed il centro é
dominato dall’ammasso della Vergine che si
trova a 70 milioni di a.l.
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45. Il vuoto intergalattico
Lo spazio tra galassia e galassia non é
vuoto come si potrebbe pensare. Si é
scoperta la presenza di gas con densità
molto inferiori a quelle del gas
interstellare, ma che presentano la stessa
composizione chimica, con forti righe di
assorbimento. Ciò fa pensare che tale gas
sia stato espulso in qualche modo dalle
galassie e non sia originale dell’età
primordiale.
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46. Distribuzione delle galassie
La disposizione delle
galassie non é
uniforme. L’universo é
dominato da grandi
vuoti sferici, del
diametro dell’ordine
dei milioni di a.l., e le
galassie si
addensano sulla
superficie di tali vuoti.
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47. La Grande Muraglia
Osservando la
disposizione delle
galassie ci si accorge
che esiste una lunga
concentrazione di
galassie che formano
una vera e propria
barriera denominata
Grande Muraglia.
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48. Il grande attrattore
La Via Lattea orbita intorno al baricentro del
Gruppo Locale, che a sua volta orbita attorno al
baricentro del superammasso della Vergine. Ci
si é accorti che il superammasso ha un moto
spurio riscontrato anche nei superammassi
vicini. Tale moto, non confondibile col moto di
espansione dell’universo, sta dirigendoci verso
un punto a metà strada con la Grande Muraglia,
un luogo individuato nella Croce del Sud. La
massa che ci attrae é di 100000 Via Lattea, ma
tale zona é di difficile esplorazione a causa della
polvere interstellare del piano galattico.
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49. CamilleFlammarion,
Astronomiapopolare,1925.
Lo spettacolo dell’universo
si trasfigura davanti alla nostra mente
colma di stupore.
Non sono più blocchi di materia,
inerti ed errabondi
nell’eterna notte silente,
che Urania ci addita nel fondo dei cieli:
è la vita, la vita immensa,
universale, eterna,
che si dispiega in flussi armoniosi
fino agli orizzonti inaccessibili
dell’infinito in perpetua fuga!
Quale meravigliosa fuga!
Quale meravigliosa impresa!
Quali splendori da contemplare!
Quali vastità da percorrere!
È una sterminata galleria di immagini,
frutto delle nobili e pacifiche conquiste
dell’ingegno umano; conquiste sublimi,
che non sono costate né sangue né lacrime,
che ci fanno vivere
nella conoscenza del Vero
e nella contemplazione del Bello!