Via lattea o galassia
Sono
almeno 100 miliardi, ognuna con circa 100 miliardi di stelle: le galassie sono i
più grandi "condomini cosmici" dell'universo. E, fra tutte, una ci riguarda in
particolare: la Via Lattea o Galassia, di cui fa parte il nostro sistema solare.
Galassia e Via Lattea sono sinonimi: il primo deriva dal greco, l'altro dal
latino.Fin dall'antichità, infatti, questo fiume di stelle che sembra
attraversare il cielo notturno ha stimolato la fantasia dei popoli.Per i Greci
simboleggiava le gocce di latte cadute dal seno di Era mentre allattava il
piccolo Eracle, gli Arabi la immaginavano come un grande fiume, sulle rive del
quale si abbeverano gazzelle, struzzi, cammelli e cavalli. Gli antichi Cinesi
invece identificavano con i colori le stelle e le "strade del cosmo", cioè le
orbite di astri e pianeti.Quindi avevano battezzato la Via Lattea la "Strada
azzurra", il percorso apparente del Sole attorno alla Terra la "Strada gialla" e
quello delle stelle nella volta celeste la "Strada rossa". I Maya chiamavano la
Via Lattea in modo diverso a seconda delle stagioni: "Torrente in piena" in
inverno e "Strada bianca" in estate. In primavera, invece, aveva il nome di
"Collana di grani di cristallo". Nella mitologia indiana il fiume sacro Gange
era il prolungamento terrestre della Via Lattea, con le sorgenti collocate
direttamente nel paradiso. Le origini celesti del fiume vengono rievocate
quando, ogni dodici anni, il pianeta Giove entra nella costellazione
dell'Acquario, il segno della purificazione. In quest'epoca nella città di
Haridwar, ai piedi dell'Himalaya, attraversata dal fiume sacro, si svolge una
festa con milioni di pellegrini. I popoli Inca dell'America meridionale
guardavano il cielo identificando le figure di oggetti e animali nelle zone
oscure, invece che in quelle luminose attraverso la disposizione delle stelle
come avviene presso tutti gli altri popoli. Così, nelle zone oscure della Via
Lattea, gli Inca vedevano un lama nero che allatta un agnello. Oggi i telescopi
e le più sofisticate tecnologie ci "impediscono" di considerare le galassie in
modo così romantico e mitologico,ma non di restare ancor più affascinati dalla
quantità, la varietà,e la struttura di questi ammassi stellari.
Il nostro indirizzo: Via Lattea
Se leviamo gli occhi al cielo notturno si vedono innumerevoli stelle. È stato stimato che, a occhio nudo, se ne possano vedere al massimo 5800, anche se è difficile riuscire a osservarne più di 2500. In realtà sono almeno 100-200 miliardi quelle situate in "prossimità" della Terra, vale a dire quelle contenute nella Via Lattea, la Galassia di cui il sistema solare fa parte. Se osservata perpendicolarmente, la Via Lattea appare come un disco, se lateralmente come una lente convessa. Si compone di un nucleo, circondato da un rigonfiamento centrale, e da un disco esterno. Nel disco è presente una struttura a girandola, formata da bracci a spirale. C'è infine l'alone galattico, cioè l'insieme di stelle e di ammassi stellari che circondano la Galassia, distribuendosi quasi sfericamente e simmetricamente rispetto al piano del disco (come due emisferi di una palla che si saldano sulle due facce di un disco). L'astronomo anglo-tedesco Wilhelm Herschel (1738-1822) fu il primo a descrivere la forma della Via Lattea e a cercare di misurarne le dimensioni. Nel 1786, dopo lunghe osservazioni, disegnò uno schizzo della distribuzione delle stelle nella nostra Galassia, come se si trovassero su una lente convessa. Herschel stimòche il diametro della Via Lattea fosse pari a 7000 anni luce (l'anno luce è la distanza percorsa in un anno dalla luce nel vuoto, ed è pari a 9500 miliardi di chilometri) e quello del rigonfiamento centrale a 1400 anni luce. Ma l'astronomo settecentesco riuscì soltanto a osservare una piccola parte della nostra Galassia, con i telescopi che aveva a disposizione. Successivamente, grazie all'impiego di altri strumenti (radioastronomia, astronomia all'infrarosso) è stato possibile osservare anche le zone più lontane della Via Lattea. Oggi sappiamo che il diametro del rigonfiamento centrale è di 3000 anni luce e che non ha forma circolare, bensì ellittica. Il diametro della Galassia è di 100 mila anni luce. Il sistema solare - e noi con lui - si trova a 30 mila anni luce dal nucleo centrale: quasi in "periferia", insomma. Il diametro dell'alone galattico è pari a quello della Galassia, ed è quindi di 100 mila anni luce. Rimangono però ancora molti elementi di incertezza rispetto alla struttura delle stelle e all'esatta estensione dell'alone galattico. La massa di tutto il sistema della nostra Galassia, comprendendo le sole stelle osservabili, equivale a 4 per 1041 chili, e cioè a 400 miliardi di miliardi di miliardi di miliardi di tonnellate. O se si preferisce, è pari a 200 miliardi di volte la massa del nostro Sole.
Stelle buie, astri cupi e freddi che popolano la periferia della nostra Galassia. E' questo il modello suggerito da quattro astrofisici italiani e svizzeri per spiegare la natura della "materia oscura", che esiste ma che nessuno ha ancora osservato direttamente. Per sapere qual è la massa del cosmo, non basta guardarsi in giro e contare stelle e galassie: la materia visibile è solo un decimo del totale. Il resto non è osservabile, ma il suo influsso gravitazionale si può misurare. Sappiamo per esempio che le stelle ruotano intorno al nucleo galattico a una velocità maggiore di quella che dovrebbero avere se la massa della galassia fosse solo quella osservabile. Inoltre la luce degli oggetti molto lontani, come i quasar(quasi stellar radiosource), quando passa vicino a un ammasso di galassie ci raggiunge lungo una traiettoria incurvata. Dallo spostamento si può risalire alla quantità di materia che forma l'ammasso, e di nuovo si trova che è molta di più di quella che vediamo direttamente. Ma che cos'è la materia oscura? Un indizio interessante è giunto nel 1993 dall'osservazione della variazione di luminosità di alcune stelle della Grande Nube di Magellano, una galassia vicina alla nostra. Una spiegazione plausibile è che lungo la linea visuale si intromettano oggetti scuri e massicci, appartenenti all'alone della Via Lattea, che deviano la luce delle stelle della Nube. Questi astri sono stati chiamati "Macho" (Massive Astrophysical Compact Halo Objects). Nel 1995 Marco Roncadelli e Francesco De Paolis, dell'Istituto nazionale di fisica nucleare, Gabriele Ingrosso, dell'Università di Lecce, e Philippe Jetzer, del Paul Scherrer Institut di Zurigo, hanno suggerito che si tratti di nane brune, stelle troppo piccole per innescare reazioni termonucleari e quindi oscure e invisibili. Visto che non si sono mai "accese", le nane brune sono ancora immerse nella nube di idrogeno molecolare da cui sono nate, che negli astri normali viene dispersa dal "vento solare" di particelle provocato dalla fornace nucleare. Questo idrogeno dovrebbe emettere un tipo di radiazioni dette raggi gamma. La prova della correttezza dell'ipotesi sarebbe quindi l'osservazione di un fondo diffuso di raggi gamma.Recentemente un gruppo di ricercatori statunitensi ha analizzato i dati raccolti da un satellite specializzato nell'osservazione di queste radiazioni, il Compton Gamma Ray Observatory, e ha scoperto il fondo di radiazione gamma previsto dall'ipotesi delle nane brune. L'intensità è in perfetto accordo con le previsioni teoriche. Una prova diversa a sostegno di questa ipotesi è giunta da una ricerca australiana secondo cui la presenza di nubi di idrogeno nell'alone galattico spiega nel modo più semplice e soddisfacente come mai le sorgenti radio esterne alla Via Lattea "scintillano" in maniera simile alle stelle viste attraverso l'atmosfera. Indizi diversi, che convergono verso un'unica conclusione: intorno alla nostra Galassia, e probabilmente anche intorno alle altre, esiste un alone di stelle fredde e buie immerse in "bozzoli" di idrogeno freddo.
Se potessimo arrivare fino al "cuore" della Via Lattea, che spettacolo troveremmo? Si è ormai certi che nel nucleo centrale si trova un enorme buco nero.A rendere gli astronomi così sicuri dell'esistenza di tale buco nero sono i risultati dei calcoli della densità e della massa della materia che costituisce il nucleo centrale della Via Lattea. Per esempio, le stelle e i gas interstellari che si trovano a una distanza di circa un anno luce dal centro, ruotano a una velocità di oltre 100 km al secondo. Per attrarre, con la sua forza di gravità, i gas e le stelle che si muovono ad alta velocità, è necessario che il centro della Galassia sia costituito da una massa pari almeno a quella di un milione di Soli. Una tale concentrazione di massa può essere spiegata solo supponendo l'esistenza di un buco nero al centro della Galassia. In base ai calcoli effettuati, il raggio del buco nero dovrebbe essere di circa tre milioni di chilometri. In quella zona, il gas interstellare attratto da una elevatissima forza di gravità forma un disco che ruota ad alta velocità estendendosi per alcuni anni luce. Le linee di forza del campo magnetico creato dalla rotazione del disco accelerano violentemente il gas interstellare, generando getti cosmici che fuoriescono con violenza, simili a una tromba d'aria. La densità delle stelle che si trovano nelle vicinanze, inoltre, è incredibilmente alta, arrivando a essere da uno a dieci milioni di volte quella delle stelle che si trovano entro la distanza di alcuni anni luce dal Sole.
Le galassie dell'universo non hanno tutte la
stessa forma, né le stesse dimensioni. Esistono galassie a spirale, come la Via
Lattea, sferiche o ellittiche. Nel 1926 l'astronomo americano Edwin Hubble
(1889-1953) introdusse un sistema di classificazione delle galassie usato ancora
oggi. Secondo questa classificazione le galassie sono suddivise in: irregolari
(tipo Irr); ellittiche (tipo E), che vanno da E7 (fortemente schiacciate) a E0
(quasi sferiche); a forma di lente (S0); a spirale (tipo S), a loro volta divise
in spirale molto stretta (Sa), spirale aperta (Sb), spirale molto aperta con
piccolo nucleo (Sc). La nostra Galassia è del tipo Sb. Le galassie a spirale
possono anche essere del tipo "a spirale barrata" (SBa, SBb, SBc a seconda della
grandezza del nucleo), poiché le spire sembrano originarsi non dal nucleo ma da
una specie di barra che lo attraversa longitudinalmente.