VITA DI UNA GALASSIA- cielo una specie di arco immenso: è la Galassia o Via Lattea

VITA DI UNA GALASSIA

Tutti hanno visto in una notte serena e senza luna, lontano dalle luci abbaglianti e dallo smog delle grandi città, quella fascia biancastra che descrive nel cielo una specie di arco immenso: è la Galassia o Via Lattea, che i grandi telescopi ci mostrano formata dall'addensarsi di innumerevoli stelle. Ma gli antichi, privi di questi mezzi di osservazione, non sapevano cosa pensare di qu 323h75d esta strana figura che sembra avvolgere il cielo, con la Terra nel suo interno, e vi riconoscevano gocce di latte sparse da Giunone nell’allattare Ercole. Il nostro sommo Poeta Dante ce la descrive: "distinta da minori e maggi lumi / biancheggia tra poli del mondo / Galassia, sì, che fa dubbiar ben saggi". (Paradiso XIV,97)

Infatti il grande scienziato e filosofo Aristotele riteneva che la Via Lattea fosse una condensazione delle parti superiori dell'atmosfera, mentre l'altro filosofo greco, Democrito, affermava che essa era un agglomerato di stelle troppo deboli e troppo fitte per potersi distinguere individualmente.

Il dubbio fu risolto definitivamente da Galileo con il suo cannocchiale, che mostrò la Galassia quale effettivamente era: una congerie di stelle, innumerevoli, delle quali parecchie si vedono abbastanza grandi e distinte, accanto alla molti­tudine delle stelle piccole e del tutto inesplorabili.

Dopo Galileo molti scienziati specularono sopra la natura della Galassia, ma, il primo a farne uno studio sistematico fu Guglielmo Herschel. Questi era un suonatore di bada tedesco fuggito in Inghilterra per sfuggire al servizio militare. Egli era un appassionato di astronomia e si costruì i più grandi telescopi del suo tempo e anche più perfezionati; per mezzo di questi egli compì numerosi osservazioni, che lo collocarono al primo posto tra gli astronomi non solo della sua epoca, ma forse di tutti i tempi. Tra le altre cose egli compì uno studio sistematico della Galassia e riuscì, in qualche modo, attraverso considerazioni di carattere statistico, a darne anche un' idea della forma e delle dimensioni. Secondo Herschel, e anche secondo le idee moderne, la Galassia é un agglomerato di un numero enorme, centinaia di miliardi di stelle, che riempiono uno spazio simile a quello di una lente. Naturalmente, guardando nella direzione del piano della lente, noi vediamo più stelle che non guardando nelle direzio­ni perpendicolari, perché lo spessore della lente va da 15.000 anni luce al centro, a mille anni luce verso il bordo; il suo diametro è di 100.000 anni luce.

La difficoltà principale nel riconoscere dall'interno la struttura della Galassia sta nel fatto che le osservazioni celesti ci danno solo una immagine bidimensionale, piatta, della realtà. Guardando una fotografia del cielo non possiamo dire quali stelle siano più vicine e quali più lontane: nella costellazione del Cigno la brillante Deneb o a Cigni é lontanissima, mentre la stella che porta il n 61, ed é a stento visibile a occhio nudo, é una delle più vicine. Fortunatamente, il nostro Sole si muove tra le stelle, e ciò dà luogo ad un effetto di prospettiva, per cui le stelle più vicine sembrano scorrere davanti a quelle più lontane, proprio come gli alberi e le case vicine, viste dal treno in moto, sembrano scorrere davanti a quelle più lontane. Anche questo moto è stato scoperto da Herschel.

Un effetto simile, ma un poco più complicato, fu scoperto una cinquantina di anni fa dall'astronomo olandese Jan Oort, il quale riconobbe in tal modo che tutte le stelle della galassia descrivono orbite immense intorno ad un centro che si trova nella costellazione del Sagittario, a grande distanza dal Sole. Dense nubi di polvere interstellare coprono la regione centrale della Via Lattea, che sembra perciò dividersi in due rami. Queste nubi sono in tutto simili a quelle che si osservano in alcune Galassie, le quali si devono considerare simili alla Galassia di Andromeda, ma viste di taglio.

Ma anche queste osservazioni non danno ancora un'idea chiara della struttura della Galassia, anche se hanno consentito ad Oort di darne un'immagine schematica e di fissarne le dimensioni. Si trovò così che la lente o disco aveva un diametro di quasi centomila anni luce, ma uno spessore cento volte minore (1000 anni luce).

La Via Lattea apparirebbe molto più brillante se non vi fossero le nubi di polvere che sottraggono una grande parte della luce alle stelle che si trovano vicine al piano del disco. Tuttavia solo attraverso le osservazioni radioastronomiche, che utilizzano le radiazioni elettromagnetiche di grande lunghezza d'onda, come quelle impiegate nelle trasmissioni radiofoniche e televisive, é stato possibile riconoscere che anche la nostra Galassia possiede una struttura spirale.

I radiotelescopi non vedono le stelle, perché la radioemissione delle stelle é estremamente debole; però negli spazi tra una stella e un'altra, negli spazi interstellari, esiste anche un gas estremamente rarefatto costituito essenzialmen­te da idrogeno. I suoi atomi possono emettere radiazioni di una particolare lunghezza d’onda, circa 21 cm. In altre parole, ogni atomo di idrogeno è come una minuscola antenna che irradia, che emette onde di 21 cm; quindi basta sincronizzare un radiotelescopio sulla lunghezza d’onda di 21 cm e questo radiotelescopio vedrà non gli atomi individuali, ma le nubi di idrogeno formate appunto da questi atomi che stanno emettendo. Ora, sfruttando opportunamente le proprietà della rotazione di tutto il sistema galattico, é possibile determinare non soltanto la direzione in cui si trovano queste nubi emittenti, ma anche la loro distanza. In altre parole, si può costruire una mappa dell’Idrogeno interstellare; appunto il disegno corrispondente a questa mappa ci ha fatto riconoscere in maniera ineccepibile che la nostra Galassia è una Galassia a spirale, perché le nubi di idrogeno disegnano precisamente le spire di questa grande Galassia a spirale. Un problema che ha causato perplessità agli astronomi per più di un secolo è: spiegare questa straordinaria forma a spirale della Galassia.

In verità non tutte le Galassie sono a spirale, una metà circa appare di forma ellittica più o meno schiacciata. Queste ultime corrispondono a quello che ci si aspetta da una massa fluida rotante, ma naturalmente le molecole di questo fluido sono le stelle.

La teoria della forma a spirale è stata invece sviluppata in modo convincente solo una decina di anni fa dall’Astronomo cinese, naturalizzato americano LIN. Secondo questa teoria le spirali sono onde di densità autogravitante; le stelle e le nubi di gas ruotano intorno al centro della Galassia; ma quando arrivano in vicinanza di un braccio della Galassia, sono dapprima accelerate, ma poi frenate dall'attrazione del braccio stesso, e quindi la loro densità aumenta, come la densità del traffico automobilistico quando le vetture sono costrette a rallentare. I bracci delle spirali sono quindi regioni di maggiore densità, che si spostano ruotando con una velocità diversa, più lenta di quella delle stelle e delle nubi di gas.

Per gli studi di questi processi i teorici dispongono oggi di complessi di calcolo che consentono di simulare ciò che si svolge in natura. Ciò ha permesso di sviluppare una teoria alternativa a quella di LIN, che però non la esclude. Questa nuova teoria associa la formazione dei bracci delle spirali alla nascita delle stelle entro la Galassia. Le stelle si originano a seguito di esplosioni o burst di attività provocate da una esplosione di stelle massicce di una generazione anteriore. Le esplosioni generano la formazione di generazioni successive di stelle lungo il fronte dell'onda; la sua forma a spirale é determinata dal moto generale di rotazione. (vedi film al computer).

I grandi computer sono anche impiegati nella elaborazione delle classiche osservazioni fotografiche.

Le Galassie non sono mai isolate nello spazio, ma si trovano riunite sempre in gruppi più o meno numerosi, che vanno dai piccoli gruppi di tre o quattro Galassie, che sono come i satelliti di una galassia più grande: per esempio le Nubi di Magellano e la nostra Galassia e i due satelliti della grande Galassia di Andromeda, fino ai grandi ammassi, come Virgo, Coma, Hercules. Non é ben chiaro se esista una specie di gerarchia di am­massi di Galassie, ammassi di ammassi e così via, ma è quasi certo che questa distribuzione rispecchia la turbolenza del moto di espansione de gas che riempiva l'universo dopo la grande esplosione iniziale o BIG BANG. Se ciò fosse vero, si dovrebbe concludere che tutte le galassie si sono formate insieme o, perlomeno, che l'Universo ha attraversato un’epoca in cui le Galassie si sono formate con una frequenza maggiore, condensandosi dal gas primordiale e proseguendo poi la loro vita come individualità separate. Questo si può comprendere pensando che prima di quell’epoca la temperatura del gas era troppo alta; dopo, la densità è divenuta troppo bassa.

La nascita delle Galassie sarebbe allora un evento unico e irripetibile nella storia dell'Universo. A un certo momento, il plasma uscito dal BING BANG che riempiva l’universo ha cominciato a frazionarsi in masse distinte che si separavano sempre più l'una dall’altra. Come ciò sia avvenuto non è ben chiaro, ma il frazionamento deve essersi verificato quasi simultaneamente dappertutto una quindicina di miliardi di anni fa, quando la temperatura del plasma, che all'epoca del BING BANG era molto più elevata, discese a circa duemila gradi.

Quella particolare massa gassosa da cui doveva poi sorgere la nostra galassia, quella cioè che noi chiamiamo la protogalassia, doveva avere in origine probabilmente una forma pressappoco sferica e ruotava lentamente intorno ad un certo asse, mentre andava assestandosi verso una situazione di equilibrio, cioè condensandosi sempre di più verso il centro; ma nel condensarsi così anche questa massa si è frammentata a sua volta in masse più piccole. Questo ha certamente accelerato il processo di condensazione e, da quel momento, la massa si è divisa in due componenti: la componente che potremmo chiamare stellare, cioè le stelle, le quali hanno continuato il loro movimento; e le grandi nubi di gas, le quali continuavano sempre nel loro movimento di rotazione. Mentre le stelle non urtavano tra loro perché erano di piccole dimensioni, le grandi masse di gas urtavano l’una contro l'altra dissolvendosi e riformandosi continuamente in un grande disco gassoso, mentre le stelle hanno continuato a ruotare intorno ad orbite più o meno regolari.

Le stelle della prima generazione sono riunite nei grandi ammassi globulari; quelle delle generazioni successive sono nate e nascono ancora nelle grandi nubi gassose sopravvissute, le nebulose.

Le osservazioni radio, infrarosse e quelle ai raggi X ci mostrano che proprio al centro della GALASSIA c'é qualcosa di strano: un corpo simile o più corpi si trovano anche al centro della Galassia di Andromeda, e corpi simili, ma estremamente più attivi, cioè dotati di una potenza emissiva più elevata, esistono nel centro delle radio-galassie. E' probabile che questa attività sia identica a quella che si svolge nella lontanissime e misteriose QUASAR.