Galassie

Le galassie sono tra i miei soggetti preferiti e, seppure in modo sintetico, ho voluto inserire un breve "trattato" di questi stupendi oggetti extragalattici.
Una galassia è un sistema costituito da stelle e da materia cosmica, gas e polveri, diffusa negli spazi interstellari, legati assieme dalla reciproca forza di gravità ed isolato da altri sistemi simili. Sono oggetti dalle grandissime dimensioni, che variano dalle più piccole galassie nane, contenenti poche decine di milioni di stelle, sino alle più imponenti galassie giganti, che arrivano a contare al loro interno anche mille miliardi di stelle, tutte orbitanti attorno ad un comune centro di massa.
Storicamente, le galassie sono state suddivise in base alla loro morfologia visuale, secondo la famosa sequenza enunciata da Edwin Hubble nel 1936, questo il famoso schema a "diapason":

                                                                                                                           S0         Sa         Sb         Sc         Sd
                                                                                                                   /
    E0      E1      E2      E3      E4      E5      E6      E7                                                                                                   Irr
                                                                                                                 \
                                                                                                                        SB0    SBa    SBb    SBc    SBd

Le galassie ellittiche vengono suddivise in base alla loro ellitticità, la scala di misura parte dalla classe E0, indicante le galassie di aspetto quasi sferico, alla classe E7, fortemente allungate. All'apparenza mostrano pochi dettagli e in genere possiedono al loro interno un quantità relativamente bassa di materia interstellare. Sono formate da stelle vecchie ed evolute, orbitanti attorno ad un centro comune di gravità secondo direzioni casuali, possiedono un numero esiguo di ammassi aperti e un tasso ridotto di formazione stellare, caratteristiche simili ai ben più piccoli ammassi globulari.
Si pensa che molte galassie ellittiche si siano formate a causa di interazioni fra galassie, che terminano nella collisione e nella successiva fusione dell'una nell'altra; come conseguenza di ciò possono crescere di dimensioni fino a raggiungere il diametro delle galassie spirali, ma con un numero di stelle decisamente superiore. Le galassie ellittiche giganti sono spesso presenti al centro di grandi ammassi di galassie, di cui spesso costituiscono i componenti più massicci, dove le interazioni tra singole galassie possono avvenire più frequentemente.

Le galassie lenticolari (S0 e SB0) sono tipi intermedi ed hanno una struttura simile ad un disco, con un bulge centrale sferico. Non mostrano alcuna struttura a spirale.

Le galassie spirali consistono in un disco di stelle e materia interstellare rotante attorno ad un centro, simile per composizione e caratteristiche ad una galassia ellittica, in quanto è composto da stelle generalmente di età avanzata. All'esterno del centro, chiamato bulge o rigonfiamento centrale, si trovano i bracci di spirale, relativamente luminosi, di fatto sono visibili a causa della loro alta densità, che facilita per altro la formazione stellare, e spesso nascondono al loro interno stelle giovani e luminose. Nello schema di classificazione di Hubble, le galassie spirali sono indicate con la lettera S, seguita dalle lettere minuscole a, b o c, che indicano in grado di spessore dei bracci di spirale e la dimensione del bulge centrale. Una galassia di tipo Sa possiede dei bracci molto ben avvolti e poco definiti ed un nucleo centrale relativamente grande; viceversa, un galassia di tipo Sc ha dei bracci ben definiti ed un rigonfiamento centrale molto ridotto.
In queste galassie i bracci hanno un andamento simile a quello di una spirale logaritmica, una figura che si può teoricamente mostrare come risultato di un disturbo nella rotazione uniforme della massa di stelle. Come le stelle, i bracci di spirale ruotano attorno al centro, ma con una velocità angolare che varia da punto a punto: questo significa che le stelle transitano all'interno e all'esterno dei bracci di spirale, e la loro velocità di rivoluzione diminuisce nelle stelle che si trovano nelle regioni esterne ai bracci, mentre è più rapida per le stelle che vi si trovano all'interno. Si pensa che i bracci di spirale siano delle aree ad alta densità di materia, o meglio delle onde di densità. Come le stelle si muovono attraverso il braccio, la velocità spaziale di ciascuna di esse viene modificata dalle forze gravitazionali della densità più elevata; questa velocità ridiminuisce come le stelle riescono dal braccio di spirale.

Le galassie a spirale intermedia, classificate come SAB (ovverò a metà tra le galassie a spirale e le galassie a spirale barrata), sono molto rare, tanto da non comparire nella sequenza di Hubble.

Le galassie barrate sono delle spirali che mostrano una struttura stellare lineare a forma di barra che attraversa il nucleo, da cui si dipartono i bracci. Nella classificazione di Hubble tali galassie sono indicate con la sigla SB, accompagnata dalle lettere minuscole a, b o c, che indicano la forma e l'avvolgimento dei bracci di spirale allo stesso modo in cui vengono classificate le galassie spirali normali. Gli astrofisici ritengono che le barre siano delle strutture temporanee che si formano come risultato di un'onda di densità che irradia in direzioni opposte dal nucleo, oppure siano il risultato di forze di marea con un'altra galassia. Molte galassie spirali barrate sono attive, forse a causa dell'incanalamento dei gas all'interno del nucleo, lungo i bracci.

Le galassie irregolari o dalla forma insolita sono dette galassie peculiari, la loro strana forma è il risultato degli effetti delle interazioni mareali con le galassie vicine. Se tali interazioni sono particolarmente intense, a causa della grande vicinanza tra le strutture galattiche, può aver luogo la fusione delle due galassie, che risulta nella formazione di una galassia irregolare. La collisione tra due galassie dà spesso origine ad intensi fenomeni di formazione stellare, alcune tra le più grandi (come la Grande Nube di Magellano) mostrano deboli tracce di bracci.

Oggetti peculiari : le Galassie di Seyfert

Nel 1943 Carl Seyfert completò uno studio su un campione di galassie che presentavano alcune peculiarità; sebbene la maggioranza di esse fossero spirali, le loro regioni centrali mostravano una luminosità ben più elevata del normale con evidente nucleo brillante, ben definito e che rilasciava grandi quantità di energia.

In una galassia attiva, infatti parte dell'energia è emessa dal nucleo lungo quasi tutto lo spettro elettromagnetico, come infrarossi, onde radio, UV, raggi X o raggi gamma. Spesso viene usata l'abbreviazione AGN (active galactic nuclei, nuclei galattici attivi) ed alcune di queste regioni emettono getti di materia che possono essere molto lunghi, trasportando energia verso strutture estese.
Nel modello standard l'energia è generata da materia che cade in un buco nero supermassiccio, il suo momento angolare la costringe a formare un disco di accrescimento mentre l'attrito riscalda la materia e ne cambia lo stato in plasma producendo un forte campo magnetico. Il materiale che si muove dentro questo campo magnetico produce grandi quantità sia di radiazione di sincrotrone che di radiazione termica sotto forma di raggi X.

Le galassie di Seyfert, i quasar e i blazar sono i tipi principali di AGN che emettono radiazione energetica (raggi X e gamma). I quasar, in particolare, sembrano essere gli oggetti più luminosi dell'universo conosciuto mentre le radiogalassie sono un gruppo eterogeneo di galassie che emettono più onde radio del normale.

Si ipotizza che la sorgente energetica centrale di tutti i tipi di AGN, incluse ovviamente le Seyfert, sia un buco nero supermassiccio, tuttavia le prove della sua esistenza sono esclusivamente indirette: ad esempio la presenza di getti relativistici con un asse stabile, di uno spettro ad alta energia e di una grande luminosità. L’energia rilasciata dal disco di accrescimento del buco nero infatti si allontana sotto forma di getti di materia e di fotoni.


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