Una galassia è un enorme insieme di stelle, ammassi stellari, gas e polvere interstellare e materia oscura, tutti tenuti insieme dalla gravità. La parola 'galassia' deriva dalla parola greca "galaxias" che significa "lattea", è un riferimento alla nostra galassia, la Via Lattea.
Le galassie appaiono nel cielo come enormi nuvole di luce, larghe migliaia di anni luce. Ci sono potenzialmente più di 170 miliardi di galassie nell'universo osservabile. Alcune, chiamate galassie nane, sono molto piccole con circa 10 milioni di stelle, mentre altre sono enormi e contengono circa 100 trilioni di stelle. La gravità lega insieme le stelle, quindi non vagano liberamente nello spazio. La luce che vediamo da ciascuna di queste galassie proviene dalle stelle al suo interno.
Viviamo su un pianeta chiamato Terra che fa parte del nostro sistema solare. Il nostro sistema solare si trova all'interno di una galassia. Il nostro Sole è solo una delle oltre 100 miliardi di stelle in una galassia chiamata Via Lattea. Tutte le stelle che vediamo nel cielo notturno fanno parte della Via Lattea. E proprio come il nostro sistema solare, la nostra galassia è in movimento. Le stelle all'interno della Via Lattea ruotano attorno al nucleo centrale. Anche la stessa Via Lattea si sta muovendo. In effetti, tutte le galassie dell'universo sembrano allontanarsi l'una dall'altra a velocità incredibili.
Le galassie sono etichettate in base alla loro forma. Alcune galassie sono chiamate "a spirale" perché sembrano girandole giganti nel cielo. La galassia in cui viviamo, la Via Lattea, è una galassia a spirale. Alcune galassie sono chiamate 'ellittiche' perché hanno l'aspetto di sfere piatte. Una galassia può essere definita "irregolare" se non ha realmente una forma.
Schema di classificazione di Hubble
Ad ogni galassia è assegnata una lettera - E=ellittica, S=spirale, Irr=irregolare
Vediamo le caratteristiche di quattro gruppi principali di galassie:
1. Galassia a spirale
Si ritiene che le galassie a spirale siano più giovani delle galassie ellittiche, poiché le galassie a spirale bruciano attraverso il loro gas e la formazione di stelle di polvere rallenta, perdono la loro forma a spirale e si evolvono lentamente in galassie ellittiche.
Le galassie S0 sono anche conosciute come galassie lenticolari.
2. Galassia a spirale barrata
3. Galassia ellittica
4. Galassia irregolare
5. Galassia Starburst
Formazione ed evoluzione delle galassie
Ci sono due teorie principali per spiegare come si sono formate le prime galassie.
Uno dice che le galassie sono nate quando vaste nubi di gas e polvere sono collassate sotto la loro stessa attrazione gravitazionale, permettendo alle stelle di formarsi.
L'altro dice che il giovane universo conteneva molti piccoli "grumi" di materia, che si aggregavano per formare le galassie. Il telescopio spaziale Hubble ha fotografato molti di questi grumi, che potrebbero essere i precursori delle galassie moderne. Secondo questa teoria, la maggior parte delle prime grandi galassie erano spirali. Ma nel tempo, molte spirali si sono fuse per formare un'ellittica.
Il processo di formazione della galassia non si è fermato. Il nostro universo continua ad evolversi. Le piccole galassie sono spesso inghiottite da quelle più grandi. La Via Lattea può contenere i resti di diverse galassie più piccole che ha inghiottito durante la sua lunga vita. La Via Lattea sta già digerendo almeno due piccole galassie e potrebbe attirarne altre nei prossimi miliardi di anni.
Quando due o più galassie sono abbastanza vicine l'una all'altra, le forze gravitazionali attireranno le galassie l'una verso l'altra. Questa attrazione gravitazionale aumenta man mano che le galassie viaggiano l'una verso l'altra. Le galassie possono passare l'una accanto all'altra o scontrarsi.
Le galassie Antenne sono un esempio di due spirali in procinto di scontrarsi. Non vedremo il risultato finale durante la nostra vita perché questo processo richiede centinaia di milioni di anni.
A volte, le galassie più piccole si tuffano in galassie più grandi. Questo tipo di collisione produce un effetto a catena, come un sasso lanciato in uno stagno. La galassia Cartwheel è un esempio di questo tipo di collisione. L'anello esterno di stelle blu in questa galassia indica un'increspatura della formazione stellare risultante dalla collisione.
La Via Lattea e Andromeda sono esempi di due galassie a spirale che potrebbero eventualmente scontrarsi (circa 5 miliardi di anni nel futuro).
Le fusioni tra galassie possono richiedere da poche centinaia di milioni a qualche miliardo di anni per essere completate. Possono innescare intense esplosioni di nuova formazione stellare e persino creare giganteschi buchi neri.
La Via Lattea è la nostra galassia domestica nell'universo. Il nostro sistema solare, che comprende il Sole, la Terra e altri sette pianeti, fa parte di questa galassia, chiamata Via Lattea. La Via Lattea contiene centinaia di miliardi di stelle come il nostro sole. Tutte le stelle e i pianeti, puoi vedere, fanno parte della galassia della Via Lattea. Il nostro vicino più prossimo è Proxima Centauri. Si trova a circa 4,2 anni luce dalla Terra. La Terra si trova circa a metà strada tra il centro della Via Lattea e il suo bordo esterno.
Il centro di rotazione della Via Lattea è noto come Centro Galattico e si trova a circa 26.000 anni luce dalla Terra in direzione delle costellazioni del Sagittario, Ofiuco e Scorpione.
La Via Lattea è un gruppo di circa 50 galassie chiamato Gruppo Locale. Le galassie più grandi e massicce del Gruppo Locale sono la Via Lattea, Andromeda e la Galassia del Triangolo. Ognuna di queste galassie ha una collezione di galassie satelliti che le circondano.
La galassia di Andromeda è la galassia più vicina alla Via Lattea e dista circa 2 milioni di anni luce. La Via Lattea è destinata a scontrarsi con la galassia di Andromeda tra circa 5 miliardi di anni.
Parti della Via Lattea
1. Disco galattico – La maggior parte degli oltre 200 miliardi di stelle della Via Lattea si trovano qui. Il disco galattico è costituito dalle seguenti parti:
2. Ammassi globulari – Alcune centinaia di questi sono sparsi sopra e sotto il disco. Le stelle qui sono molto più vecchie di quelle nel disco galattico.
3. Halo - Una vasta regione oscura che circonda l'intera galassia. È fatto di gas caldo e possibilmente di materia oscura. La maggior parte della massa della galassia si trova nelle porzioni esterne della galassia (come l'alone), dove c'è poca luce emessa da stelle o gas.
La Grande Nube di Magellano (LMC) è una galassia nana satellite della Via Lattea che è tra le galassie più vicine alla Terra. Si trova a una distanza di circa 163.000 anni luce dalla Terra. Insieme alla sua galassia nana compagna, la Piccola Nube di Magellano, l'LMC è visibile come una debole nuvola nei cieli dell'emisfero australe. Si trova al confine delle costellazioni Dorado e Mensa. La Via Lattea sta consumando il gas che scorre dalle Nubi di Magellano. Alla fine, queste due galassie più piccole potrebbero entrare in collisione con la Via Lattea. Sia l'LMC che l'SMC hanno regioni di formazione stellare e l'LMC è stato il sito della spettacolare esplosione di supernova del 1987.
La Galassia di Andromeda è la galassia più grande più vicina alla Via Lattea. Questa galassia prende il nome dalla costellazione di Andromeda. È anche conosciuto come Messier 31 o M31. Questa galassia a spirale si trova a una distanza di 2,5 milioni di anni luce dalla nostra galassia. È la più grande del gruppo locale o dell'ammasso locale, ma non la galassia più grande in assoluto.
Si ritiene che questa galassia si sia formata tra 5 e 9 miliardi di anni fa, quando due galassie più piccole si sono scontrate e si sono fuse.
Gli astronomi usano questa galassia per capire l'origine di altre galassie simili perché è la più vicina al nostro pianeta. È l'oggetto più distante che può essere individuato ad occhio nudo.
La Galassia di Andromeda una volta era classificata come una nebulosa. Ha varie galassie satelliti tra cui 14 galassie nane. La lunghezza di questa galassia è di circa 260.000 anni luce.
La Galassia di Andromeda si sta avvicinando a noi a una velocità compresa tra 100 e 140 chilometri al secondo. La Galassia di Andromeda e la Via Lattea si stanno avvicinando sempre di più nel tempo. Gli astronomi ritengono che queste due galassie si fonderanno tra circa 5 miliardi di anni.
Effetto Doppler e spostamento verso il rosso
L'effetto Doppler è l'apparente variazione di frequenza o lunghezza d'onda di un'onda che viene percepita da un osservatore che si muove rispetto alla sorgente delle onde.
Le sorgenti luminose che si avvicinano mostrano uno spostamento verso il blu e le sorgenti luminose che si allontanano mostrano uno spostamento verso il rosso.
Quando le stelle si allontanano da altre stelle o oggetti in accelerazione, questo è uno spostamento verso il rosso.
Quando una stella si muove verso la Terra, le sue lunghezze d'onda della luce vengono compresse. Ciò fa sì che le linee scure nello spettro si spostino verso l'estremità blu-viola dello spettro. Ciò significa che la sorgente di luce astronomica (stella o galassia) si sta avvicinando alla Terra.
Hubble ha utilizzato l'effetto Doppler per la luce per misurare la velocità con cui le stelle e le galassie si avvicinano o si allontanano da noi. Ha scoperto che tutte le galassie oltre il Gruppo Locale mostrano uno spostamento verso il rosso nei loro spettri, questo significa che si stanno allontanando dalla Terra. Se tutte le galassie al di fuori del Gruppo Locale si stanno allontanando dalla Terra, allora l'intero universo deve essere in espansione.
Legge di Hubble
La legge di Hubble è l'affermazione in astronomia che le galassie si allontanano l'una dall'altra e che la velocità con cui si allontanano è proporzionale alla loro distanza. Conduce all'immagine di un universo in espansione e, estrapolando indietro nel tempo, alla teoria del Big Bang.
Teoria del Big Bang
La teoria principale sulla formazione dell'universo è chiamata teoria del big bang. Secondo questa teoria, circa 13,7 miliardi di anni fa, l'universo iniziò con un'enorme esplosione. L'intero universo iniziò ad espandersi ovunque allo stesso tempo.
