di Mattia Piccoli

Cos’è una galassia? e come si formano le stelle?

Le galassie sono enormi ammassi di stelle, nubi di gas e polveri che possono avere svariate forme; qui parleremo delle tre principali tipologie:

  • spirali (fig.2): sono galassie composte da bracci che si avvolgono intorno al nucleo che può essere sferico o può avere forma allungata. In quest’ultimo caso si parla di spirali barrate (fig.3). Queste galassie sono piene di nubi molecolari che permettono un alto tasso di formazione stellare;
  • ellittiche (fig.4): sono galassie quasi prive di nubi molecolari e quindi la formazione stellare al loro interno è molto scarsa. Esse non presentano bracci ma hanno, per l’appunto, una forma ellittica;
  • irregolari (fig.5): sono galassie che non hanno una forma definita e sono senza nucleo.

[Da sinistra fig.2, 3, 4 e 5]

Se le galassie sono fatte per lo più di stelle, da dove vengono queste ultime? Bella domanda! Le stelle sono enormi palle di gas e le galassie sono fatte di stelle e nubi di gas, quindi la risposta è semplice: le stelle provengono da queste nubi! C’è però un problema: le stelle sono caldissime e densissime mentre le nubi sono freddissime e molto rarefatte e non possono collassare da sole perché, proprio grazie a queste proprietà, sono molto stabili. Per questo, per fare le stelle, dobbiamo dare a questi ammassi di gas e polveri uno “spintone”, ovvero deve esserci un qualcosa, come una supernova vicina o dei fenomeni di tipo gravitazionale, che li scuota da fuori e che li destabilizzi in modo tale che inizino a contrarsi. Dopo questo scossone, la nube inizierà a contrarsi dando origine a piccoli ammassi di gas detti globuli di Bock dentro i quali si formeranno le stelle.

Caro lettore, ti consiglio di lasciar decantare queste informazioni nella tua mente in maniera tale da non fare indigestione con le prossime, che saranno decisamente sostanziose!

In un comune gruppo di galassie due componenti si sentono attratte gravitazionalmente l’una all’altra e iniziano ad avvicinarsi.

Le galassie sono come delle enormi città sospese nello spazio intergalattico, la cui popolazione è composta da miliardi di stelle! Esse però non sono isolate ma si trovano in buona compagnia in grandi ammassi (fig.6-7), composti anche da centinaia di galassie solitamente stipate in uno spazio relativamente ristretto. È facile quindi immaginare che un incontro ravvicinato tra due o più di esse sia all’ordine del giorno!

[Da sinistra fig.6 e 7]

Sono passati milioni di anni e ormai le due galassie sono così vicine che cominciano ad influenzarsi gravitazionalmente in maniera sensibile.

Quando due galassie sono particolarmente vicine, le loro forze gravitazionali cominciano a creare dei fenomeni peculiari come ad esempio l’aumento di formazione stellare in un braccio di una delle galassie interagenti, rendendolo più “grosso” – queste galassie sono infatti dette “heavy arm” (fig.8) (tradotto “braccio pesante”) –  oppure distorcono la forma dei bracci e facendo perdere alla galassia la sua forma a spirale.

La “minaccia” d’interazione, però, non viene solo dalle galassie più grandi, ma anche da quelle satellite o comunque da piccole galassie che possono interagire con quelle più grandi (fig.3-9). Un esempio può essere la Messier 51 (fig.1) che sta interagendo con un’altra piccola galassia.

[Da sinistra fig.8 e 9]

Le due galassie adesso sono talmente vicine che al loro interno la formazione stellare è aumentata in maniera spropositata!

Come abbiamo visto prima, le stelle si formano a seguito del collasso di una nube molecolare che collassa a seguito di un fenomeno destabilizzante. Vi lascio pertanto immaginare cosa può succedere quando due galassie si trovano a brevi distanze! La gran parte delle nubi molecolari collassa, portando alla formazione di moltissime stelle in un breve lasso di tempo (circa 2000 stelle all’anno) tingendo così la galassia di chiazze azzurre (ammassi di stelle giovani e calde) e rosse (nubi di idrogeno ionizzato dalle stelle giovani) (fig.10). Non è però finita qui; buona parte di queste stelle giovani esploderà dopo pochi milioni di anni “tutta insieme” in un grande spettacolo di fuochi d’artificio. Lo show però non ha ancora raggiunto l’epilogo: ci penseranno i venti stellari (gas emesso dall’atmosfera superiore di una stella) delle stelle giovani e le onde d’urto delle supernove che, spazzando il gas ionizzato nello spazio interstellare (fig.11), lo tingeranno di un color rosso fuoco.

[Da sinistra fig.10 e 11]

Le forze gravitazionali delle due galassie stanno ora creando un ponte di stelle e gas che collega i due oggetti.

Quando due galassie si avvicinano l’una all’altra a bassa velocità, le stelle e le nubi hanno il tempo per sentirsi attratte reciprocamente. Questo le spinge a dirigersi le une verso le altre creando un collegamento tra i due corpi (fig. 12). E se le galassie si muovessero più velocemente? In questo caso particolare, le stelle e le nubi non avrebbero il tempo di reagire alle forze in ballo e quindi le due galassie si compenetrerebbero generando un aumento della velocità delle stelle al loro interno. Ciò darebbe origine ad un’espansione e alla formazione di un anello di stelle intorno al nucleo. Le due galassie però non fonderebbero e continuerebbero a muoversi lungo la loro traiettoria nello spazio intergalattico.

[fig.12]

Ecco che avviene il contatto vero e proprio che verrà a breve seguito da un meraviglioso “balletto cosmico”.

Nel momento in cui due galassie si avvicinano tanto da toccarsi o anche solo sfiorarsi, le loro forme si modificano sensibilmente (fig.13). I bracci opposti, per esempio, possono allungarsi, rispetto al punto di contatto, verso lo spazio intergalattico a causa delle forze mareali, creando così delle code di gas e stelle o facendo assumere alle galassie delle forme elicoidali (fig.14).

In seguito le galassie si compenetreranno e i loro nuclei daranno avvio ad un “balletto cosmico” che le vedrà allontanarsi e riavvicinarsi fino alla loro fusione, che porterà alla collisione dei due buchi neri centrali.

[Da sinistra fig.13-14]

Oramai non esistono più due entità ben distinte ma una sola galassia ellittica.

Quando due galassie si fondono, la maggior parte del gas può collassare e dare origine così a nuove stelle o può esser spazzato via dal tumulto della fusione; la galassia ellittica formatasi è dunque destinata ad un lento declino a seguito delle stelle che con il tempo si spegneranno e non verranno rimpiazzate da altre più giovani. La galassia potrebbe però avere ancora un asso nella manica per dar spettacolo: del gas rimasto all’interno del nucleo potrebbe infatti essere finito in orbita intorno al buco nero super massiccio centrale, che in seguito lo proietterebbe a una velocità prossima a quella della luce, attraverso getti polari luminosissimi (fig.15).

[fig.15]

Di seguito alcune fotografie acquisite come le altre da Mattia Piccoli, autore di “Galassie interagenti”, facenti parte del catalogo stilato dall’astronomo Halton Arp, nella seconda metà degli anni ‘60.