Leggere il Cielo

Le galassie oltre la Via Lattea

Luca Ciotti

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Come sono le galassie

Guardando il cielo stellato in una notte serena potremmo avere l'impressione che l'Universo sia popolato di stelle, più o meno luminose e di colori diversi. Tale impressione è errata, infatti tutte le stelle che vediamo distintamente ad occhio nudo appartengono alla nostra Galassia, la Via Lattea. In realtà, le osservazioni astronomiche rivelano che i "mattoni" costituenti dell'Universo sono le galassie, immensi sistemi composti da gas, polveri e fino a diverse centinaia di miliardi di stelle, mantenuti uniti dalla forza di gravità. A loro volta, una grossa frazione del numero totale di galassie è raggruppata in strutture gravitanti ancora più grandi, composte anche da migliaia di galassie, gli ammassi di galassie (galaxy clusters in inglese). Il lavoro intellettuale necessario all'uomo per arrivare a questo quadro dell'Universo è stato ovviamente faticoso, non sempre le congetture formulate durante questo cammino si sono rivelate corrette e sono state quindi abbandonate in favore di altre più solide, attraverso il collaudato percorso scientifico di mutuo scambio e verifica tra teoria, modelli, ed osservazioni. Per ragioni di spazio non possiamo in questa sede neanche accennare alla stragrande maggioranza dei risultati teorici ed osservativi connessi all'astrofisica delle galassie: considereremo tuttavia raggiunto lo scopo di questa lezione se alla fine i concetti di base qui presentati risulteranno chiari ed assimilati.

Possiamo far iniziare la nostra storia (in maniera piuttosto arbitraria) nella seconda metà del 1700 (più esattamente nel 1748), quando l'astronomo francese Charles Messier, essendo molto interessato alla scoperta di nuove comete, compilò un catalogo degli oggetti astronomici dall'aspetto "nebuloso" che il telescopio in suo possesso era in grado di rivelare (circa un centinaio), e che rimanevano immobili rispetto alle stelle fisse. Con tale catalogo a disposizione gli era infatti più facile identificare le nuove comete: anche questi oggetti appaiono come macchie luminose dai contorni indefiniti, ma a differenza degli oggetti del suo catalogo si muovono molto velocemente sulla volta celeste. Pochi anni dopo, l'inglese William Herschel, con l'aiuto della sorella Caroline e di un telescopio più potente, compilò un elenco di circa 2500 nebulose. Nel 1888 J.L.E. Dreyer completò tre cataloghi ancora più grandi, il New General Catalogue of Nebulae and Clusters of Stars (NGC), e i due Index Catalogues (IC): appariva ormai chiaro che il numero di oggetti astronomici dall’aspetto "nebuloso" era notevolmente superiore a quanto inizialmente trovato da Messier, e che aumentando la potenza dei telescopi disponibili tale numero sarebbe cresciuto ancora.

Cominciò così a porsi sempre più pressante il problema della natura di questi oggetti, che venivano allora raggruppati tutti sotto il nome generico di nebulose. Un passo importante verso la chiarificazione del problema fu compiuto verso il 1850, quando il grande telescopio costruito da Lord Rosse in Irlanda (il più grande telescopio al mondo dell'epoca) fu rivolto verso gli oggetti del catalogo di Messier e si vide che una frazione di tali oggetti manteneva l'aspetto nebuloso ed amorfo anche con questo strumento, mentre i rimanenti presentavano o un aspetto più o meno ellittico, senza mostrare segni particolari, oppure avevano una forma fortemente schiacciata, caratterizzata da un inconfondibile disegno a spirale. In particolare, questi ultimi oggetti furono chiamati nebulose a spirale. La questione originale, necessariamente generica, cominciò ad articolarsi in domande più specifiche: cosa sono le nebulose? Si tratta di oggetti appartenenti alla stessa famiglia oppure di oggetti fra loro completamente diversi che hanno aspetto telescopico nebuloso solo per l'inadeguatezza degli strumenti utilizzati per la loro osservazione? Quanto distanti da noi sono le nebulose? Quanto sono grandi? Di cosa sono composte?

Gli studi successivi hanno mostrato che la categoria di oggetti astronomici nota sotto il nome di nebulose è in realtà costituita da due classi distinte di oggetti, totalmente diversi nelle loro proprietà. Nella prima classe rientrano quelle che oggi sono conosciute come nebulose gassose (o nebulose propriamente dette), cioè immense nubi di gas e polveri, che appaiono luminose a causa di diversi fenomeni fisici. L'altra categoria di oggetti comprende sistemi formati dall'aggregazione gravitazionale di gas e polveri e da un numero enorme di stelle: questi sistemi furono chiamati galassie. Le nebulose gassose sono quindi parte delle galassie, e di queste in generale molto più piccole: purtroppo ancora oggi una letteratura divulgativa non sempre all'altezza del suo compito chiama in maniera del tutto impropria col nome di nebulose anche i sistemi stellari che dovrebbero essere chiamati galassie.

Per quanto riguarda le galassie, il dibattito divampò feroce tra coloro che sostenevano trattarsi di agglomerati di stelle contenuti dentro la Via Lattea (e quindi notevolmente più piccoli di essa), e i sostenitori dell'audace ipotesi che potesse trattarsi di sistemi stellari grandi come o più della Via Lattea (e quindi enormemente lontani da essa). Da entrambe le parti della contesa si portarono argomenti di plausibilità anche molto profondi e, come spesso accade nello sviluppo delle conoscenze scientifiche, il problema fu infine risolto una volta per tutte soltanto da osservazioni incontrovertibili. Infatti, nel 1924 l'astronomo americano Edwin Hubble, riuscendo a misurare la distanza di tali oggetti con i telescopi di monte Wilson, risolse definitivamente la questione a favore della teoria extragalattica: la Via Lattea perdeva quindi il suo status privilegiato, diventando così una fra le innumerevoli galassie di cui l'Universo risultava popolato, fino ai suoi estremi confini osservabili.

Il compito che ha tenuto occupati gli astronomi e gli astrofisici negli anni a seguire (e che li impegna ancora oggi) è stato quello di tentare di "mettere ordine" all'interno del mondo delle galassie. Ciò comporta la definizione di vari criteri di classificazione, che possano consentire di mettere in evidenza le principali proprietà delle galassie, e possibilmente di classificarle in base a precise proprietà fisiche. Dall'epoca della scoperta di Hubble sono stati proposti molti (e validi) criteri di classificazione, basati sulla misura di proprietà dinamiche, fotometriche, e strutturali delle galassie. Uno dei più famosi (anche per la sua semplicità) è rimasto senza dubbio quello di Hubble. Si tratta di un criterio tipicamente "morfologico , cioè basato essenzialmente sull'aspetto delle galassie. La classificazione delle galassie effettuata secondo questo criterio porta il nome di "classificazione di Hubble".



La classificazione di Hubble