Galassia

Figura 1. La bellissima galassia lenticolare conosciuta come la galassia del cappello M104 nella costellazione della Vergine, a 29.35 milioni di anni in trasferta, visto con il telescopio Hubble. Fonte: Wikimedia Commons

Cos'è una galassia?

UN galassia È un conglomerato di oggetti e materiali astronomici, come nuvole di gas e polvere, miliardi di stelle, nebulose, pianeti, asteroidi, comete, buchi neri e persino molta materia oscura, tutte strutturate grazie alla forza di gravità.

Il nostro sistema solare fa parte di una grande galassia a spirale chiamata via Lattea. Questo nome derivato dal greco può essere tradotto come un "percorso del latte", a causa della sua somiglianza con una banda pentuamente illuminata che attraversa la sfera celeste. 

Nelle notti estive limpide può essere osservato molto bene tra le costellazioni di Scorpione e Sagittario, poiché in quella direzione si trova il nucleo e dove la densità delle stelle è molto maggiore.

Storia della scoperta delle galassie

Il grande pensatore greco e la matematica Democrito di Abdara (460-370 a. C.) Fu il primo a suggerire - ai suoi tempi non c'erano telescopi - che la Via Lattea era effettivamente costituita da migliaia di stelle che non potevano distinguersi l'una dall'altra. 

Dovevamo aspettare un po 'prima che Galileo (1564-1642) ragionasse, quando il suo telescopio puntò scoprì che nel cielo c'erano più stelle di quanto potesse contare. 

Galileo Galilei

Fu il filosofo tedesco Immanuel Kant (1724-1804) a ipotizzare che la Via Lattea fosse costituita da molte altre migliaia di sistemi solari e che il set aveva una forma ellittica e si è accompagnata in un centro. 

Inoltre, ha anche suggerito che c'erano altre serie di stelle e pianeti come la Via Lattea e li ha chiamati universi delle isole. Queste isole sarebbero visibili dalla terra come piccole e deboli luci di luce.

Catalogo più disordinato

20 anni dopo, nel 1774 apparve il catalogo Messier, fino ad oggi una raccolta di 103 oggetti di spazio profondo visibili e realizzati dall'astronomo francese Charles Messier (1730-1817).

Tra questi c'erano alcuni candidati ad essere isole universi, che erano conosciute semplicemente come nebulose. La nebulosa M31 era una di queste, essendo conosciuta oggi come la vicina galassia di Andromeda.

William Herschel (1738-1822) espanderebbe l'elenco degli oggetti spaziali profondi a 2500 e descriveva per la prima volta la forma della Via Lattea. Tuttavia, gli scienziati non si erano ancora resi conto che alcune nebulose come M31 erano esse stesse immense conglomerate di stelle simili a lattea.

Telescopi moderni

Era necessario un telescopio con una risoluzione sufficiente, essendo in grado di acquisire nel 1904 quando l'enorme telescopio dell'Osservatorio di Mount Wilson in California fu costruito con uno specchio di diametro da 100 pollici. Fino ad allora non è diventato evidente le dimensioni dell'universo, perché quella di per sé immensa è solo una galassia, tra innumerevoli conglomerati di essi.

Nel 1924, Edwin Hubble (1889-1953) riuscì a misurare la distanza da una di quelle nebulose a spirale, osservando le stelle del tipo Cefaids Nell'oggetto M31, la nebulosa a spirale più notevole, chiamata Andromeda. 

I cefaid sono stelle che cambiano periodicamente la loro luminosità e questo è proporzionale al periodo. I più luminosi hanno periodi più lunghi.

A quel punto, Harold Shaley (1885-1972) aveva stimato le dimensioni della Via Lattea, ma era così grande, che era convinto che la nebulosa di Andromeda fosse all'interno della Via Lattea.

Tuttavia, Hubble ha stabilito che la distanza dai cefaci di Andromeda era molto più grande delle dimensioni della Via Lattea e che, quindi, non è stato possibile trovare in questo. Andromeda, come la Via Lattea, era una galassia a sé stante, sebbene per molto tempo rimanesse chiamata "Nebula extragalattica".

Caratteristiche delle galassie

Massa e forma

Le galassie sono formate e possono essere classificate secondo questo criterio. Inoltre, contengono massa e sono entità statiche, perché hanno un movimento. 

Unità di misura

Ci sono galassie giganti e molto luminose, come la Via Lattea e Andromeda, e anche le galassie chiamate "Dwarfs", fino a mille volte meno luminose. Per familiarizzare le dimensioni, è conveniente conoscere alcune unità di misura utilizzate in astronomia. Per prima cosa abbiamo il anno luce.

L'anno è un'unità di distanza equivalente alla distanza che la luce viaggia in un anno. Essendo che la velocità della luce è 300.000 km/s, moltiplicando per il numero di secondi in 365 giorni, il risultato è di circa 9 pile e mezzo. 

Per scopi comparativi, la distanza dal sole alla terra è 8.5 minuti lotti, circa 150 milioni di chilometri, che è approssimativamente equivalente a un'unità astronomica, utile nelle misurazioni all'interno del sistema solare. La stella che segue la vicinanza al sole è il prossimo Centauri a 4.2 anni-Luz. 

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L'UA dà origine a un'altra unità ampiamente usata: il Parsec o paralizzare un secondo arco. Che un punto è alla distanza di un parsec, significa che la sua paralla è uguale a 1 secondo arco tra la terra e il sole. La figura seguente chiarisce:

figura 2. Schema per definire il parsec. Fonte: Wikimedia Commons. Kes47 (?) [CC di 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/di/3.0)].

Misurare

Le dimensioni delle galassie sono estremamente varie, da così piccole da avere a malapena mille stelle, alle galassie ellittiche di cui parleremo in dettaglio in seguito.

Quindi, abbiamo la nostra via lattea di circa 100.000 anni al diametro, essendo una grande galassia, ma non la più grande. NGC 6872 ha un diametro di 520.000 anni-Luz, circa 5 volte il diametro della Via Lattea ed è la più grande galassia a spirale conosciuta fino ad oggi.

Hanno un movimento

Le galassie non sono statiche. In generale, le stelle e le nuvole di gas e polvere hanno movimenti di rotazione attorno al centro, ma non tutte le parti di una galassia girano allo stesso modo. Le stelle del centro ruotano più velocemente di quelle esterne, in quello che viene chiamato Rotazione differenziale.

Composizione chimica

Gli elementi più comuni nell'universo sono l'idrogeno ed elio. All'interno delle stelle, come un reattore di fusione nucleare, gli elementi più pesanti che conosciamo attraverso la tavola periodica si stanno formando.

Colore e luminosità

Il colore e la luminosità delle galassie stanno cambiando nel tempo. Le galassie più giovani sono più blu e luminose delle più antiche.

Le galassie a forma di ellisse tendono verso il rosso, con numerose vecchie stelle, mentre irregolari sono le più blu. Nelle galassie a spirale, Blue si concentra verso il centro e rosso verso la periferia.

Componenti delle galassie

Quando si osserva una galassia, si possono identificare strutture come quelle seguenti, che sono presenti in Via Lattea, che è stata presa come modello per essere il meglio studiato:

Disco e alone

Le due strutture di base della nostra galassia sono il disco e l'alone. L'album è sul piano medio definito dalla galassia e contiene una grande quantità di gas interstellare che dà origine a nuove stelle. Contiene anche vecchie stelle e cluster aperti -group di stelle non strutturate-. 

Va notato che non tutte le galassie hanno lo stesso tasso di allenamento stellare. Si ritiene che le galassie ellittiche abbiano un tasso molto più basso, a differenza delle spirali.

Il sole si trova sul disco galattico della Via Lattea, sul piano della simmetria e, come tutte le stelle del disco, orbitano la galassia seguendo una traiettoria approssimativamente circolare e perpendicolare all'asse di rotazione galattica. Ci vogliono circa 250 milioni di anni per completare un'orbita.

L'alone copre la galassia con un volume sferoidale meno denso, poiché è una regione con molta meno polvere e gas. Contiene il gruppi globulari, Star raggruppate dall'azione della gravità e molto più anziane dell'album, delle singole stelle e anche della chiamata materia oscura.

La materia oscura è un tipo di materia la cui natura è sconosciuta. Deve il suo nome che non emette radiazioni elettromagnetiche e la sua esistenza è stata proposta per spiegare il fatto che le stelle all'estero si muovono con velocità maggiori del previsto. 

La velocità con cui una stella si muove rispetto al centro della galassia dipende da come è distribuita la questione, poiché è l'attrazione gravitazionale dovuta che una stella rimane in orbita. Una velocità più alta significa che c'è più materia che non può essere vista: materia oscura.

La lampadina, il nucleo galattico e la barra

Figura 3. Componenti della Via Lattea. Il sole è in una delle braccia e ha un movimento di rotazione attorno al centro della galassia, nonché un movimento verticale. Fonte: Wikimedia Commons.

A parte l'album e l'alone, c'è la lampadina, la protuberanza centrale o il nucleo galattico nella galassia, dove c'è una maggiore densità di stelle, quindi molto luminosa. 

La sua forma è approssimativamente sferica - sebbene quella della Via Lattea abbia una forma piuttosto arachidi - e al suo centro c'è il nucleo, costituito da un buco nero, un fatto che apparentemente è comune in gran parte delle galassie, specialmente in quelle di forma a spirale.

Gli oggetti trovati nelle adiacenze del nucleo girano, come abbiamo detto, molto più velocemente di quelli che sono ulteriormente. Lì la velocità è proporzionale alla distanza dal centro.

Alcune galassie a spirale come la nostra hanno una barra, una struttura che attraversa il centro e da cui sorgono le braccia a spirale. Ci sono più galassie a spirale Barradas che non Barrads.

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Si ritiene che le barre consentano il trasporto della materia dalle estremità al bulbo, gonfiandola promuovendo la formazione di stelle nel nucleo.

Tipi di galassie

Il sistema di classificazione delle galassie si basa sulla forma che hanno e il più utilizzato è il tastiera o sequenza Hubble, Creato intorno al 1926 da Edwin Hubble, e successivamente modificato da se stesso e altri astronomi, poiché sembravano nuove informazioni.

Hubble ha progettato lo schema nella convinzione che rappresentasse una sorta di evoluzione delle galassie, ma oggi è noto che non è così. Nelle lettere di sequenza vengono utilizzate per designare le galassie: E per le galassie ellittiche, S per le galassie a spirale e irregolari per quelle in modo irregolare.

Figura 4. Tastiera Hubble. Fonte: Wikimedia Commons.

Galassie ellittiche 

A sinistra, nel mango della tastiera, ci sono le galassie ellittiche rappresentate con la lettera e. Le stelle che lo inventano sono distribuite in modo più o meno uniforme. 

Il numero che accompagna i testi indica quanto sia ellittica la galassia -ellitticità -, a partire da che è il più sferico, per E7 che è il più appiattito. Non sono state osservate galassie con ellitticità maggiore di 7. Indicando questo parametro come є:

Є = 1 - (β/)

Con α e β come semi -apparente più vecchio e più basso rispettivamente dell'ellisse. Tuttavia, queste informazioni sono relative, perché abbiamo solo la vista dalla Terra. Ad esempio, non è possibile sapere se una galassia mostrata dal canto è ellittica, lenticolare o spirale.

Le galassie ellittiche giganti sono tra i più grandi oggetti dell'universo. Sono i più facili da osservare, sebbene le versioni molto più piccole, chiamate Galassie nane ellittiche molto più abbondante.

Figura 5. NGC 1316 Galassia ellittica, nella costellazione di Fornax, che si fonde con un'altra galassia più piccola. Fonte: Credito immagine: NASA/JPL-Caltech/CTIO.

Galassie lenticolari

Le galassie lenticolari hanno una forma del disco, senza braccia a spirale, ma possono avere una barra. La sua nomenclatura è S0 o SB0 e è proprio nella biforcazione della figura. A seconda della quantità di polvere (elevate zone di assorbimento) sul tuo disco, sono suddivise in S01, da SB01 a S03 e SB03.

Galassie a spirale

Le galassie S sono stesse galassie a spirale, mentre le SB sono le galassie a spirale Barrad, poiché le spirali sembrano proiettare da una barra che attraversa la protuberanza centrale. La stragrande maggioranza delle galassie ha questa forma.

Entrambe le classi di galassie si distinguono a loro volta per il grado di facilità che hanno i bracci a spirale ed è indicato con minuscolo. Questi sono determinati confrontando la dimensione del bump maggiore con la lunghezza del disco: il disco di protuberanza / L. 

Figura 6. La bellissima galassia a spirale di Andromeda nella costellazione di Cassiopea. Fonte: NASA Image Wikimedia Commons).

Ad esempio, se questo quoziente è ≈ 0.3, le galassie sono indicate come se fosse una spirale semplice o SBA se è Barrada. In questi, le spirali sembrano più strette e la concentrazione di stelle tra le braccia è più fioca.

Mentre la sequenza continua a destra, le spirali sembrano più sciolte. Il rapporto di protuberanza / disco di queste galassie è: la protuberanza / L disco ≈ 0.05. 

Se una galassia ha caratteristiche intermedie, è possibile aggiungere fino a due piccole lettere. Ad esempio, la Via Lattea è classificata da alcuni come SBBC.

Galassie irregolari

Queste sono galassie la cui forma non si adatta a nessuno dei motivi sopra descritti. 

Lo stesso Hubble li ha divisi in due gruppi: Irre e Iri, dove i primi sono solo un po 'più organizzati del secondo, perché hanno qualcosa che ricorda la forma delle armi a spirale.

Le galassie IRI sono, potremmo dire, amorfa e senza struttura interna riconoscibile. Sia IRR I e IRI sono generalmente più piccoli delle galassie ellittiche o delle maestose galassie a spirale. Alcuni autori preferiscono riferirsi a loro come Galassie nane. Tra le galassie irregolari più conosciute ci sono le nuvole vicine di Magellan, classificate come Irre.

Figura 7. Galassia irregolare NGC 5408, scoperta nella costellazione del Centaurus da John Herschel nel 1834. Inizialmente si credeva che fosse una nebulosa planetaria. Fonte: Wikimedia Commons.

Successivamente alla pubblicazione della sequenza di Hubble, l'astronomo francese Gerard de Vaucooureurs (1918-1995) suggerì di eliminare la nomenclatura Ir I e Ir II e chiamare l'irre, che hanno delle armi a spirale, come le galassie SD - SBD, SM - SBM - SBM o im ("m" è di Magallanes Galaxy). 

Infine, le galassie la cui forma è veramente irregolare e senza spirali, sono semplicemente chiamate. Con questo, la classificazione moderna è rimasta come segue:

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EO, El,…, E7, Sol, S02, S03, SA, SBA, SAB, SBAB, SB, SB, SBC, SBC, SC, SBC, SCD, SBCD, SD, SBD, SM, SBM, IM, IM IR IR.

Come sono le galassie?

La formazione di galassie è oggetto di discussione attiva oggi. I cosmologi credono che nei loro inizi l'universo fosse piuttosto buio, pieno di nuvole di gas e materia oscura. Ciò è dovuto alla teoria secondo cui le prime stelle si sono formate dopo alcune centinaia di milioni di anni dopo Big Bang. 

Una volta lanciato il meccanismo di produzione di stelle, risulta avere alti e bassi al tasso. E poiché le stelle sono quelle che compongono galassie, ci sono diversi meccanismi che portano alla formazione di galassie. 

L'attrazione gravitazionale è la forza originale che pone la formazione di oggetti cosmici. Un piccolo accumulo di materia ad un certo punto attira più materia e questo inizia ad accumularsi.

Si ritiene che la Via Lattea sia iniziata in questo modo: piccoli accumuli di materia che alla fine hanno dato origine ai gruppi globulari dell'alone, tra i quali sono le stelle più antiche della galassia. 

La rotazione è inerente all'accumulo di massa che ha seguito questo periodo iniziale di formazione stellare. E con la rotazione viene creato il momento angolare, la cui conservazione ha prodotto il crollo della massa sferica trasformandolo in un disco piatto.

Le galassie possono aumentare le loro dimensioni unendo con altre galassie più piccole. Si ritiene che ciò accada oggi con la Via Lattea e i suoi vicini più piccoli, le nuvole di Magallanes. 

Un'altra fusione prevista nel futuro molto lontano è la collisione con Andromeda che, a differenza della maggior parte delle galassie, si sta avvicinando a noi. Attualmente, Andromeda è 2.2 milioni di anni di distanza.

Quante galassie ci sono nell'universo?

Sebbene la maggior parte dello spazio sia vuota, ce ne sono milioni di galassie, forse circa 100 miliardi, secondo alcune stime. Altri stimano 2 miliardi di galassie. La maggior parte dell'universo rimane inesplorato e non esiste una risposta esatta a questa domanda.

In 12 giorni, il telescopio spaziale Hubble ha trovato 10.000 galassie delle forme più varie. Il vero totale delle galassie nell'universo è sconosciuta. Se osservato con un telescopio è necessario sottolineare che sta andando oltre non solo a distanza, ma nel tempo.

La luce del sole che vediamo ha preso 8.5 minuti per arrivare a noi. La visione di Andromeda che osserviamo con il binocolo è quella di 2 fa.2 milioni di anni. Ecco perché ciò che vediamo dalla Terra è nella gamma di universo osservabile. Per ora non c'è modo di vedere cosa c'è oltre.

Un modo per stimare quante galassie ci sono nell'universo osservabile è attraverso gli scatti di campo estremamente profondi di Hubble o XDF, che rappresentano una piccola area della sfera celeste.

In uno di questi scatti, sono state trovate 5500 galassie a 13.200 milioni di anni. Moltiplicando questo valore per la quantità di XDF della sfera celeste completa, hanno stimato i 100.000 milioni di galassie menzionate.

Tutto indica che nei tempi precedenti c'erano più galassie di quanto ora esistano, ma più piccole, blu e più irregolari rispetto alle eleganti galassie a spirale che vediamo oggi.

Esempi di galassie

Nonostante le sue dimensioni immense, le galassie non sono sole, ma sono raggruppate in strutture gerarchiche.

La Via Lattea appartiene al cosiddetto gruppo locale, in cui tutti i membri, a circa 54, sono a distanza non maggiore di 1 mega-parsec. Quindi la densità delle galassie scende fino a quando appare un altro cluster simile al gruppo locale.

Tra l'immensa varietà di galassie trovate, vale la pena evidenziare alcuni esempi sorprendenti per le loro particolarità:

Galassie ellittiche giganti

Le più grandi galassie trovate finora sono al centro dei gruppi di galassie. Sono enormi galassie ellittiche la cui gravità attira altre galassie, deglutendole. In queste galassie il ritmo della formazione di stelle è molto basso, quindi per continuare a crescere catturano gli altri.

Galassie attive

Galassie attive, a differenza delle più normali e calme come la Via Lattea, emettono frequenze di energia molto elevate, molto più grandi di quelle emesse dai centri delle stelle, comuni in qualsiasi galassia. 

Queste frequenze elevate di energia il cui potere è equivalente a miliardi di suole lasciano il nucleo di oggetti come quasar, Scoperto nel 1963. Sorprendentemente un quasar, uno degli oggetti più luminosi dell'universo, è in grado di mantenere questo ritmo per milioni di anni.

IL Galassie Seyfert Sono un altro esempio di galassie attive. Finora sono state scoperte diverse centinaia. Il suo nucleo emette radiazioni altamente ionizzate, variabili nel tempo.

Figura 8. The Seyfert M 106 Galaxy. Fonte: Wikimedia Commons. RAY: NASA/CXC/Univ. di Maryland/A.S. Wilson et al.; Ottico: amico.Obs. DSS; IR: NASA/JPL-Caltech; VLA: NRAO/AUI/NSF

Si ritiene che nelle vicinanze del centro, un'enorme quantità di materiale gassoso sia precipitato nel buco nero centrale. La perdita di massa rilascia energia radiante nello spettro di raggi x.

IL Radiogalaxias Sono galassie ellittiche che emettono grandi quantità di radiofrequenze, diecimila volte più delle galassie attuali. In queste galassie ci sono fonti - lobi radio - collegati da filamenti della materia al nucleo galattico, che emettono elettroni in presenza di un campo magnetico intenso.

Riferimenti

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