Galassie
Il termine galassia deriva dal greco e significa: gàla = latte, infatti, esso era riferito solo alla Via Lattea inizialmente. Le dimensioni delle galassie sono state stimate da Shapley nel 1920 grazie alle cefeidi di Henrietta Leavitt negli ammassi globulari; egli fece una sovrastima delle dimensioni a causa della presenza del mezzo interstellare. Il mezzo interstellare è la materia che occupa lo spazio tra le stelle ed è costituito dal 90% di idrogeno, dal 9% di elio e dall'1% di polveri.
La galassia è un insieme di stelle tenute insieme dalla forza gravitazionale. La loro forma è varia e sono varie pure le loro dimensioni; sono riunite fra loro a formare gli ammassi di galassie; la distribuzione delle galassie non è uniforme. Infatti, le galassie sono distribuite in: Gruppo locale con poche galassie ed in Ammassi composti da centinaia o migliaia di galassie, ma questi ultimi sono rari (1%) e hanno diametri di milioni di anni luce. La forza di gravità tiene unite le galassie negli ammassi.
All'ammasso Gruppo Locale appartengono la nostra Galassia, le Nubi di Magellano, la Galassia di Andromeda e ad altre minori.
L'ammasso della Vergine ha circa 2000 galassie ed è quello a noi più vicino (55 milioni di anni luce).
Superammassi: aggregazioni di ammassi di galassie.
All’interno di una galassia si osservano strutture particolari dette ammassi stellari, che si muovono in modo solidale. Questi sono di due tipi:
ammassi aperti: sono formati da ~102-103 stelle relativamente “giovani” e di forma irregolare
ammassi globulari: sono formati da ~104-106 stelle, che sono la parte più vecchia della galassia ed hanno una forma sferoidale.
Le osservazioni effettuate hanno permesso di classificare le galassie in alcuni tipi principali: le galassie a spirale, le galassie ellittiche e le galassie irregolari. (classificazione di Hubble).
ELLITTICHE: è il tipo più diffuso, circa il 60% del totale. Sono di forma elissoidale, a volte quasi sferica, e prive di bracci a spirale. In genere, la maggior parte di esse sono più piccole di quelle a spirale. Sono formate anche da 1012 stelle e spesso si trovano al centro degli ammassi. Le stelle sono vecchie e sono povere di gas. Probabilmente sono molto simili alle prime galassie formatesi un miliardo di anni dopo il Big Bang.
IRREGOLARI: sono ricche di gas e quindi probabilmente si trovano nelle prime fasi evolutive. Sono circa il 10% di tutte le galassie. Non presentano una struttura simmetrica.
A SPIRALE: sono formate da 1-100 miliardi di stelle, sono ricche di gas e formate da stelle giovani. Il loro diametro varia da 20000 a 125000 anni luce, sembra siano di recente formazione. La nostra è una galassia a spirale. Queste galassie hanno la forma di un disco con una concentrazione di stelle al centro, detto nucleo, dal quale si dipartono due bracci verso l'esterno. La struttura dei bracci è dovuta alla particolare rotazione differenziale e il cui aumento di densità porta alla formaizone di nuove stelle. I bracci della spirale si formano in seguito a degli addensamenti quando gli assi maggiori delle ellissi di polveri e gas ruotano a diverse velocità.
Si formano da nubi di gas e stelle attraverso un meccanismo che tende a sistemare su di un unico piano tutte le orbite delle stelle. Questo tipo di galassia assomiglia a girandole luminose.
La galassia cui appartiene il sistema solare è detta Galassia. Essa ha un diametro di circa 105 anni luce, comprende 200 miliardi di stelle e ruota attorno a un asse centrale.
L’insieme dei corpi celesti che vediamo della parte di Galassia in cui ci troviamo è detto Via Lattea e il Sole si trova in uno dei suoi bracci a circa 30.000 anni luce dal centro, cioè a due terzi del raggio della galassia. Le stelle poste nei bracci della Via Lattea ruotano al centro della galassia; le più esterne si muovono più lentamente ed è questo il motivo per cui queste zone più esterne sembrano trascinate.
Servono 200 milioni di anni perchè il Sole e il braccio in cui esso si trova possano percorrere un'orbita completa attorno al centro. L'alone, quasi sferico, è presente intorno al disco galattico ed è formato da gas e ammassi di stelle dotate di moto proprio e che non prendono parte al moto rotatorio dei bracci, ma hanno un' orbita propria che le porta ad attraversre il disco. Nella Via Lattea sono presenti delle nebulose oscure interstellari che, nelle fotografie, sono rappresentate da una banda nera.
A SPIRALE BARRATA: sono un tipo di galassie a spirale in cui le stelle si dispongono a formare una sbarra che ruota come un sistema rigido e dalle cui estremità si dipartono bracci curvi a spirale. E' probabile che rappresentino una fase dell'evoluzione di tutte le galassie a spirale. I bracci di spirale sono zone in cui l’aumento di densità porta alla formazione di nuove stelle.
Delle galassie totali, il 10% è a spirale barrata, il 20% a spirale normale come La Via Lattea.
Le curve di rotazione delle galassie a spirali non seguono la legge di Keplero se consideriamo solo la massa visibile; se si suppone l’esistenza di materia che non interagisce con la luce, detta materia oscura, allora si giustifica il moto di rotazione anomalo delle galassie.
Materia oscura: per stimare la massa dell’universo si possono seguire due metodi: o si fa un censimento di tutte le stelle e della materia interstellare facenti parte della massa visibile; oppure, si calcola la forza gravitazionale ottenuta dalla forza centrifuga dedotta dalla velocità orbitale degli oggetti più periferici di una galassia, cioè si considera la massa gravitazionale ( che è da 5 a 10 volte la massa visibile).
Galassie attive (AGN): emettono enormi quantità di energia in tutto lo spettro ed in particolare come onde radio e raggi X mediante reazioni nucleari. Hanno al loro centro un nucleo galattico attivo, cioè un buco nero che converte la materia che ingloba in radiazione luminosa. Il buco nero è posto al centro di un disco di accrescimento; da esso, mediante fenomeni elettromagnetici, sono produtti due getti di plasma caldissimo che si propagano nello spazio quasi alla velocità della luce. Dunque, le AGN (Active Galactic Nucleus) sono nuclei di galassie con anomali emissioni di energia non riconducibili ai normali processi di fusione delle stelle.
Gli AGN appaiono come: galassie Seyfert, con forti emissioni nel visibile; radiogalassie, con anomale emissioni nella banda radio; i quasar, gli oggetti più luminosi che si conoscano.
Radio galassie: hanno un’intensissima emissione nel radio, localizzata in getti di plasma caldissimo.
Quasar: è’ un acronimo che significa radio sorgenti quasi stellari ( QUASi stellAR radio source). Sono radio galassie lontane e vecchie, sembrano puntiformi. Sono state scoperte negli anni ’50; la loro luminosità è 100 volte quella della Via Lattea.
Galassie radio-quiete: possono presentare forti emissioni nell’X.
Esempi di galassie:
galassie ellittiche: la Grande Galassia di Andromeda,
galassie irregolari: la Piccola Nube di Magellano (visibile dall'emisfero meridionale); la Grande Nube di Magellano.
Galassie a spirale: la Via Lattea.