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GALASSIE: NASCITA E MORFOLOGIA
GALASSIE DAL NUCLEO ATTIVO
QUANDO LE GALASSIE SI UNISCONO
UNIVERSO A GRANDE SCALA
ETIMOLOGIA
LA SCOPERTA DELLE GALASSIE
LA FORMAZIONE DELLE GALASSIE
CLASSIFICAZIONE MORFOLOGICA
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
SERATA N° 9 – GALASSIE: NASCITA E MORFOLOGIA - ETIMOLOGIA 3
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Il termine «galassia» deriva dal greco «Γαλαξίας», o meglio
«galaxias», che significa «latteo». Proprio per questo motivo la
nostra galassia, che si indica con la lettera maiuscola per
essere contraddistinta dalle altre, è chiamata anche Via Lattea.
Paradossalmente, il termine galassia indica che tutte le galassie
sono delle vie lattee.
: Giove ebbe un figlio extraconiugale da Alcmena (a dire il vero attratta con l’inganno
visto che Giove assunse le sembianze del marito). Il figlio era Eracle. Giove volle dotarlo di poteri
divini e per questo lo fece allattare dalla moglie Era mentre ella dormiva. Era si svegliò e capì
tutto, quindi allontanò il bambino strappandolo dal suo seno con tale forza che delle gocce di latte
si persero nel cielo andando a formare proprio la Via Lattea che vediamo ora, la Galaxia.
SERATA N° 9 – GALASSIE: NASCITA E MORFOLOGIA – LA SCOPERTA DELLE GALASSIE 4
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
… ciò che si vedeva in
cielo all’epoca
dell’osservazione visiva
priva di strumenti ottici era
proprio una striscia
lattescente che tagliava il
cielo da un lato all’altro,
qualcosa di indistinto e di
indistinguibile per la civiltà
dell’epoca.
Una striscia di latte vera e
propria, nell’immaginario
romantico collettivo.
SERATA N° 9 – GALASSIE: NASCITA E MORFOLOGIA – LA SCOPERTA DELLE GALASSIE
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CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Già Odierna, nel secolo XVII, inserì nel suo De
Admirandis Coeli Characteribus un elenco di «oggetti
nebulosi» che erano evidentemente diversi dalle stelle,
mentre alla fine del secolo XVIII il francese Charles
Messier elaborò un catalogo di oggetti apparentemente
nebulari da non confondere con le comete.
A breve distanza, Sir William Herschel elaborò il suo
Catalogue of Nebulae and Clusters riportando ben
5000 oggetti nebulari.
L’immagine mostra un disegno della galassia M51 elaborato da Lord Rosse nel 1845
SERATA N° 9 – GALASSIE: NASCITA E MORFOLOGIA – LA SCOPERTA DELLE GALASSIE
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CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Sir William Herschel ebbe anche il merito di iniziare
a contare le stelle, scoprendo che queste tendono a
addensarsi maggiormente in direzione delle
costellazioni di Sagittario e Scorpione e che
tendono a disporsi in un disco che sembra
circondare il nostro Sistema Solare.
Il figlio John effettuò in seguito lo stesso lavoro
nell’emisfero australe, giungendo allo stesso
risultato.
Unico errore: posizionarono il Sole nei pressi del
centro galattico.
SERATA N° 9 – GALASSIE: NASCITA E MORFOLOGIA – LA SCOPERTA DELLE GALASSIE
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CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Nel 1917 Heber Curtis confrontò la brillantezza della supernova
S And, in M31, con quella raggiunta dalle supernovae
presumibilmente più vicine, scoprendola 10 volta inferiore.
Ovvia conseguenza? Quella «nebula» doveva essere per forza
molto più lontanam in un «universo isola» così come Immanuel
Kant andava sostenendo già da qualche tempo.
Non tutti furono d’accordo ovviamente, e si arrivò al 1920 con il Grande Dibattito tra Curtis e
Harlow Shapley sulla natura di questi oggetti e sulle conseguenti dimensioni dell’universo. Curtis
elaborò la sua teoria sulla base, soprattutto, di due indicazioni fondamentali quali:
1. Presenza di bande scure lungo il perimetro di M31, proprio come le nostre nebulose oscure
2. Effetto Doppler elevato nello spostamento di M31.
SERATA N° 9 – GALASSIE: NASCITA E MORFOLOGIA – LA SCOPERTA DELLE GALASSIE
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CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Nel 1923 Edwin Hubble con il nuovo telescopio da 2,5 metri di
Monte Wilson riesce a risolvere le stelle più esterne di M31,
scoprendo molte Cefeidi.
Dato il preciso rapporto tra variazione di luminosità e tempo di
variazione trovato da Henrietta Leavitt, Hubble riesce a capire
che le cefeidi trovate, e quindi la «nebula» che le ospita, si
trovano a distanze molto più elevate di quanto ritenuto finora.
L’universo viene ad assumere distanze finora impensabili! E quelle che si vedono all’esterno
della nostra galassia sono galassie proprio come la nostra. Miliardi!
SERATA N° 9 – GALASSIE: NASCITA E MORFOLOGIA – LA SCOPERTA DELLE GALASSIE
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CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Quasi a voler dar ragione all’uomo dal quale
ha preso il nome, il telescopio spaziale
Hubble della NASA ha immortalato migliaia di
galassie nella costellazione della Fornace, in
un periodo dal 24 settembre 2003 al 16
gennaio 2004.
L’immagine, nota come ,
mostra oggetti distanti anche 13 miliardi di
anni luce e contiene circa 10.000 galassie in
circa 3 arcominuri di cielo, circa un decimo
del diametro della Luna piena vista dalla
Terra.
SERATA N° 9 – GALASSIE: NASCITA E MORFOLOGIA – LA FORMAZIONE DELLE GALASSIE
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CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Il problema principale sulla formazione galattica
è legare quantistica e relatività, visto che le
galassie di oggi sono ovviamente regolate dalla
gravità mentre si sono formate quando
comandavano le leggi quantistiche.
Le prime galassie che possiamo vedere
risalgono a tempi in cui l’universo era
giovanissimo, con una età massima di 800
milioni di anni, e sembra proprio che tutto abbia
avuto origine dalle fluttuazioni quantistiche che
sono state sparse nell’universo dal processo di
INFLAZIONE seguito alle fasi iniziali del Big
Bang.
Se l’universo fosse stato sempre assolutamente omogeneo e isotropo, non ci sarebbe mai stato
modo di assistere a concentrazioni di massa. Invece nella piccolissima scala quantistica anche il
vuoto è caratterizzato da fluttuazioni quantistiche, e queste hanno determinato le prime masse.
SERATA N° 9 – GALASSIE: NASCITA E MORFOLOGIA – LA FORMAZIONE DELLE GALASSIE
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CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Ciò che noi vediamo oggi a microonde è
quel che resta dell’energia iniziale
sprigionata nel Big Bang.
La mappa della radiazione cosmica di
fondo ottenuta da WMAP mostra un
universo non proprio omogeneo all’inizio.
Le differenti colorazioni indicano infatti una
differente temperatura.
Le fluttuazioni sono risalenti ad una età dell'universo di 380 mila anni (fine della Dark Age) e sono
cresciute fino a che hanno dato vita alle attuali strutture del cosmo, a partire da un miliardo di anni
dopo il Big Bang. Laddove c'era una fluttuazione, e quindi un maggior numero di particelle, c'era
anche un maggior numero di fotoni e quindi una zona più calda della CBR. La fluttuazione tipica è di
poche decine di milionesimo di grado rispetto ai 2,73°K classici della CBR. Le zone più calde della
CBR accolgono oggi un migliaio di galassie, mentre le zone più fredde corrispondono agli attuali
spazi privi di corpi celesti, i cosiddetti vuoti.
SERATA N° 9 – GALASSIE: NASCITA E MORFOLOGIA – LA FORMAZIONE DELLE GALASSIE
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CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Il Big Bang ha dato vita soltanto a
idrogeno ed elio, quindi le masse che
nascevano non potevano essere altro
che gas di idrogeno e litio.
E la ? Non interagisce
con la radiazione, quindi il modello
attuale prevede che i primi
addensamenti siano in realtà di materia
oscura e che siano iniziati fin da subito,
attraendo in seguito la materia
barionica.
Le prime galassie sono quindi
addensamenti di materia oscura e di
gas.
SERATA N° 9 – GALASSIE: NASCITA E MORFOLOGIA – LA FORMAZIONE DELLE GALASSIE
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CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Le galassie si formano in seguito ad un vasto e
simultaneo processo gravitazionale di aggregazione di
massa, della durata di circa un milione di anni.
Dopo un miliardo di anni si formano gli ammassi
globulari, il buco nero supermassiccio ed il centro
galattico (bulge) con stelle di Popolazione II.
Dopo due miliardi di anni la materia accumulata si
dispone a formare il disco galattico acquisendo sempre
materia, sempre più pesante, per formare stelle di
Popolazione I e pianeti.
SERATA N° 9 – GALASSIE: NASCITA E MORFOLOGIA – LA FORMAZIONE DELLE GALASSIE
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CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Le galassie si formano per aggregazioni
successive, partendo da ammassi globulari
per acquisire poi materia da accorpare e
creando l’alone esterno.
Dapprima ammassi globulari condensati al
centro a formare un buco nero.
Gli ammassi attraggono, in seguito, gas
dall’esterno a formare l’alone dando vita
alle galassie nane e poi ancora alle
galassie a spirale come le vediamo oggi.
SERATA N° 9 – GALASSIE: NASCITA E MORFOLOGIA – LA SCOPERTA DELLE GALASSIE
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CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Con la concentrazione di gas, iniziano ad
innescarsi anche i procedimenti di formazione
stellare.
Le prime stelle sono giganti, formate
esclusivamente da idrogeno ed elio primordiali
(stelle di Popolazione III).
Data la enorme massa, si consumano presto
esplodendo come supernovae ed arricchendo il
mezzo interstellare di metalli pesanti.
Le stelle di seconda generazione (Popolazione
II) sono quindi più ricche di metalli rispetto alle
prime, fino ad arrivare alle stelle attuali
(Popolazione I) molto ricche di metalli.
SERATA N° 9 – GALASSIE: NASCITA E MORFOLOGIA – LA FORMAZIONE DELLE GALASSIE
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CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Una galassia è un grande insieme di stelle
(nelle forme in cui si possono presentare,
singole e sistemi), mezzo interstellare (gas e
polveri) legati assieme dalla reciproca forza
di gravità. In genere è presente un buco
nero supermassivo centrale.
In prima approssimazione le galassie a spirale che originano dal processo visto sono formate da:
nucleo galattico (core), bulge, alone, disco. Possono avere una barra centrale.
SERATA N° 9 – GALASSIE: NASCITA E MORFOLOGIA – LA FORMAZIONE DELLE GALASSIE
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CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Il nucleo galattico è la parte centrale di una galassia, che
contiene spesso (se non sempre) un buco nero
supermassivo.
Il nucleo è circondato da tantissime stelle, in genere per lo
più molto antiche anche se non mancano stelle giganti di
recente formazione.
La formazione stellare tuttavia è un fenomeno davvero
raro, almeno se andiamo a vedere la nostra Via Lattea e la
utilizziamo come modello.
A volte stelle azzurre non indicano stelle giovani, ma blue
stragglers oppure stelle che hanno perso i loro strati più
esterni.
SERATA N° 9 – GALASSIE: NASCITA E MORFOLOGIA – LA FORMAZIONE DELLE GALASSIE
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CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Il bulge è un rigonfiamento di notevole dimensione formato da un elevato numero di stelle, in
genere di Popolazione II e risalenti ai tempi di formazione della galassia stessa.
SERATA N° 9 – GALASSIE: NASCITA E MORFOLOGIA – LA FORMAZIONE DELLE GALASSIE
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CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Il bulge è la zona sferoidale che circonda le galassie a spirale, composta principalmente da stelle
rade, ammassi globulari, gas e materia oscura.
Raramente le stelle si assestano in questa zona e
probabilmente derivano dalla fusione con galassie
minori. Le orbite sono abbastanza caotiche e poco
stabili. Molte si concentrano in ammassi globulari e
sono di Popolazione II.
Gli effetti gravitazionali lasciano intendere che al di
là dell’alone visibile ci sia un alone di materia
oscura, la cui natura è ovviamente ancora tutta da
scoprire.
SERATA N° 9 – GALASSIE: NASCITA E MORFOLOGIA – LA FORMAZIONE DELLE GALASSIE
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CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Il disco è la zona relativamente ovale e piatta della galassia, nella quale è presente la maggior
parte di stelle e mezzo interstellare. Lo spessore è in genere di pochi anni luce ma il diametro
arriva a centinaia di migliaia di anni luce. Al suo interno ci sono i bracci di spirale.
A volte i bracci di spirale si trovano
intorno ad una barra centrale che, si
ritiene, sia la conseguenza di antiche
fusioni con altre galassie minori.
Proprio nel disco galattico si verificano i
tassi più elevati di formazione stellare.
SERATA N° 9 – GALASSIE: NASCITA E MORFOLOGIA – LA CLASSIFICAZIONE DELLE GALASSIE
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CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Finora abbiamo parlato di galassie a spirale, ma non sono le uniche tipologie presenti e proprio
Edwin Hubble nel 1936, nel suo The Realm of the Nebulae, elaborò una classificazione
morfologica.
Il «manico» del diapason accoglie le
galassie ellittiche, dalle più tonde alle più
affusolate. I rami accolgono le galassie a
spirale e le galassie a spirale barrate,
dalle più raccolte alle più aperte.
Le ellittiche sono indicate con lettera E,
le spirale con la S ma se sono barrate si
aggiunge una B.
SERATA N° 9 – GALASSIE: NASCITA E MORFOLOGIA – LA CLASSIFICAZIONE DELLE GALASSIE
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CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Hubble ipotizzò che tutte le galassie nascono tonde per poi schiacciarsi e diventare a spirale.
Inoltre le galassie indicate non tenevano conto di altre tipologie che invece sono visibili
nell’universo, come le galassie irregolari.
Le galassie ellittiche erano classificate con un numero da 0 (le
più tonde) a 7 (le più ovali).
Le galassie a spirale e le barrate invece erano contrassegnate da
una lettera: la a indica quelle più chiuse mentre la c indica quelle
più aperte.
SERATA N° 9 – GALASSIE: NASCITA E MORFOLOGIA – LA CLASSIFICAZIONE DELLE GALASSIE
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CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Galassie IRREGOLARI, LENTICOLARI e PARTICOLARI
Galassie a SPIRALE, sono quelle viste finora
Galassie ELLITTICHE
SERATA N° 9 – GALASSIE: NASCITA E MORFOLOGIA – LA CLASSIFICAZIONE DELLE GALASSIE
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CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Abbiamo visto come il processo di formazione galattica dia luogo
tipicamente a galassie spiraleggianti.
Le galassie ellittiche sono caratterizzate da una totale assenza di
bracci galattici, da stelle giovani assenti così come assenti
risultano i gas interstellari e gli ammassi aperti.
La formazione si questo tipo di galassia è fatta risalire alla fusione
di più galassie di qualsiasi tipo. Le forze mareali, infatti, farebbero
sparire del tutto i bracci galattici dando vita, durante la fusione, a
intensa formazione stellare che poi cessa. ESO 306-17
SERATA N° 9 – GALASSIE: NASCITA E MORFOLOGIA – LA CLASSIFICAZIONE DELLE GALASSIE
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CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Le galassie irregolari rappresentano circa il 3%
delle galassie conosciute, sono ricche di materia interstellare e
presentano quindi alti tassi di formazione stellare, e non hanno
nessuno dei componenti delle galassie classiche, quali nucleo,
bracci, disco.
Il movimento dei corpi interni alla galassia è del tutto
caotico. Spesso la loro massa è piccola e si comportano come
satelliti di galassie più grandi.
Dotate di un bulge luminoso poco schiacciato e di un disco
relativamente piccolo, le galassie lenticolari si presentano come due
lenti convesse sovrapposte, sbarrate (SBO) o normali (SB). Si tratta
del 22% circa della popolazione galattica.
Esistono infine galassie particolari, dovute ad esempio ad esplosioni
come M82 oppure caratterizzate da una forma ad anello.
Oggetto di Hoag
SERATA N° 9 – GALASSIE: NASCITA E MORFOLOGIA – ACTIVE GALACTIC NUCLEI
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CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Alcune galassie sono caratterizzate da
una attività del nucleo più intensa rispetto
a galassie come la nostra. Si parla in tal
caso di Galassie dal Nucleo Attivo, o
Active Galactic Nuclei (AGN).
Già il nome implica che la radiazione
eccezionalmente elevata sembra
provenire esclusivamente dal nucleo
dell’oggetto e consiste in radiazione che
può abbracciare tutto lo spettro così come
può presentare emissione di materiale
sottoforma di getti.
IL NUCLEO ATTIVO DI M51
SERATA N° 9 – GALASSIE: NASCITA E MORFOLOGIA – ACTIVE GALACTIC NUCLEI
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CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Ad oggi si ritiene che tutta l’attività sia riconducibile alla
presenza di un buco nero supermassivo, con massa
compresa tra 1 milione e 10 miliardi di masse solari,
presente all’interno della galassia e ancora in fase di
acquisizione di materiale circostante.
Questo materiale si surriscalda ed emette radiazione a
tutte le frequenze. Quasi il 50% della materia che cade
nel buco nero viene convertita in energia.
Una volta che il buco nero ha esaurito la propria scorta
«alimentare», si tranquillizza e la galassia diviene
tranquilla come la nostra Via Lattea, fermo restando
che eventi successivi potrebbero di nuovo innescare il
fenomeno.
SERATA N° 9 – GALASSIE: NASCITA E MORFOLOGIA – ACTIVE GALACTIC NUCLEI
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CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Si ritiene che tre parametri possano spiegare quasi
tutte le AGN ad oggi incontrate nell’universo:
1 – massa del buco nero;
2 – tasso di accrescimento del buco nero
3 – angolo di visuale della galassia dalla Terra.
Soprattutto l’ultimo punto è curioso: in base
all’inclinazione della galassia distante rispetto alla
nostra visuale abbiamo battezzato gli oggetti in
maniera diversa.
Proprio la presenza di materiale intorno al buco nero fa
sì che le più potenti AGN siano presenti all’inizio
dell’universo, a distanze elevatissime. Con il tempo
infatti queste scorte sono terminate.
SERATA N° 9 – GALASSIE: NASCITA E MORFOLOGIA – ACTIVE GALACTIC NUCLEI
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CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Le variazioni di luminosità derivano soprattutto dall'inclinazione del quasar rispetto a noi che lo
osserviamo: se il getto di materia e gas è rivolto dalla nostra parte, infatti, la variazione sarà maggiore
dal momento che il getto giunge proprio ai nostri occhi e varia in base alla quantità di materia che il
buco nero ingurgita: a volte di più, a volte di meno.
Negli anni Ottanta, con le nuove tecnologie, si riuscì a risolvere anche il disco dei quasar, alcuni dei
quali mostrarono addirittura una sorta di spirale a testimonianza che i quasar sono proprio galassie.
Il quasar (Quasi Stellar Radio Source) è un astro di apparenza
stellare e di grandissima luminosità, il cui spettro presenta un forte
spostamento verso il rosso a testimonianza dell'enorme lontananza.
Il forte redshift spesso colloca i quasar al limite dell’universo visibile, il
che è indice della eccezionale luminosità radio di questi oggetti.
Presentano anche una emissione proveniente da un getto, che
implica anche variazioni notevoli di luminosità.
SERATA N° 9 – GALASSIE: NASCITA E MORFOLOGIA – ACTIVE GALACTIC NUCLEI
31
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
I quasar OVV (variano notevolmente nello spettro ottico) si comportano come gli altri con l'aggiunta
della componente rapidamente variabile.
In entrambi casi si ritiene che l'emissione variabile abbia origine in un getto relativistico orientato quasi
nella nostra linea di vista. Gli effetti relativistici amplificano sia la luminosità del getto che l'ampiezza
della variabilità.
Il blazar è una AGN che deve il proprio nome ad un mix tra
l’oggetto BL Lacertae e quasar. Sono caratterizzati da
emissioni radio e X rapidamente variabili e otticamente
polarizzate.
Non mostrano righe di emissione, né larghe né strette, per
cui il loro redshift può essere determinato solo in base allo
spettro della galassia ospitante.
SERATA N° 9 – GALASSIE: NASCITA E MORFOLOGIA – ACTIVE GALACTIC NUCLEI
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CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Nel 1974 le galassie di questo tipo furono distinte in due sottocategorie: le Seyfert-1 e le Seyfert-2.
Le Seyfert-1 sono caratterizzate da due tipologie di righe: permesse (molto larghe, larghezza a metà
altezza corrispondente a velocità comprese tra 1000 e 10000 Km/s) e proibite (strette, con velocità di
1000 Km/s al massimo). Le Seyfert-2 sono caratterizzate da righe permesse e proibite molto simili,
con velocità massime di 1000 Km/s.
Queste galassie sembrano rappresentare una fase di attività della vita di una galassia, intermedia tra
le galassie normali (fase calma) e i quasar (fase molto attiva)
Una galassia di Seyfert è una galassia a spirale con un nucleo
particolarmente luminoso, con emissione radio più potente
rispetto alle altre galassie ma soprattutto con una potenza molto
maggiore nel dominio infrarosso.
La scoperta delle galassie di Seyfert fu dovuta al fatto che alcune
galassie, maggiormente a spirale, denotavano regioni centrali più
luminose del normale e forti righe di emissione nello spettro.
SERATA N° 9 – QUANDO LE GALASSIE SI UNISCONO – GALASSIE DI ARP
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CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Molte galassie peculiari sono state catalogate da
Halton Arp, nel 1966, e sono ad oggi 338. Molte di
esse sono ad oggi riconosciute come galassie
interagenti, sebbene molte altre siano soltanto
galassie singole dalla forma irregolare. Il catalogo
comprende anche galassie nane, AGN e
radiosorgenti.
Molte galassie tendono ad interagire tra di loro. Anche la
nostra Via Lattea è destinata, dati i moti relativi, a
scontrarsi con la galassia di Andromeda, M31.
Abbiamo visto che proprio queste interazioni
determinano la formazione di galassie giganti e di
galassie irregolari, nonché di nuclei galattici ai quali
viene strappato lo strato più esterno.
SERATA N° 9 – SERATA N° 9 – QUANDO LE GALASSIE SI UNISCONO – GALASSIE INTERAGENTI 35
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Sappiamo da Hubble che le galassie
tendono ad allontanarsi le une dalle
altre, eppure molte galassie sono in
interazione. Questo vuol dire che nella
piccola scala la distanza tra galassie
può essere tale da avvicinarle senza
per questo intaccare l’espansione
dell’universo.
ARP 147
SERATA N° 9 – SERATA N° 9 – QUANDO LE GALASSIE SI UNISCONO – GALASSIE INTERAGENTI 36
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Le galassie sono talmente grandi che la probabilità di collisione tra stelle è quasi nulla.
Ciò che accade è invece un waltzer tra le galassie che iniziano ad attraversarsi più volte fino a dar
vita ad una grande galassia ellittica.
Il processo di formazione stellare, ovviamente, si accende visto che i gas entrano a contatto e
sfregandosi aumentano la propria temperatura.
Una conseguenza nel caso di collisione tra una grande galassia e una minore è invece, oltre
all’intensificazione dell’attività di formazione stellare, anche la formazione di una barra nelle galassie
a spirale più grandi.
SERATA N° 9 – SERATA N° 9 – QUANDO LE GALASSIE SI UNISCONO – GRUPPI GALATTICI 37
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Con le strumentazioni sempre più evolute è stato possibile
rendersi conto che molte galassie sono in orbita intorno ad un
comune baricentro.
Le aggregazioni più piccole di galassie sono i GRUPPI
GALATTICI, caratterizzati da:
1. non più di 50 galassie con diametro di circa 3 milioni di anni
luce;
2. massa di circa 1013 masse solari;
3. differenza di velocità tra le galassie di circa 150 km/s.
Il Gruppo Locale è un gruppo di galassie comprendente più di
trenta elementi tra i quali la nostra Via Lattea e la galassia M31,
estendendosi per almeno 7 milioni di anni luce di diametro.
SERATA N° 9 – SERATA N° 9 – QUANDO LE GALASSIE SI UNISCONO – AMMASSI GALATTICI 38
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
A scala ancora più grande, le galassie possono unirsi in
Ammassi. Un ammasso è tale se:
1. le galassie sono in numero da 50 a 1000
2. hanno una massa totale da 1014a 1015 masse solari
3. hanno un diametro di almeno 25 milioni di anni luce
4. la velocità delle galassie è di circa 1000 km/s, velocità che
va diminuendo man mano che ci si allontana dal centro
dell'ammasso.
In genere sono composti da galassie ellittiche, soprattutto nelle
regioni centrali. Tra le galassie è presente una enorme quantità
di gas intergalattico che raggiunge temperature che vanno dai
10 ai 100 milioni di gradi.
SERATA N° 9 – SERATA N° 9 – QUANDO LE GALASSIE SI UNISCONO – SUPERAMMASSI GALATTICI 39
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
I superammassi galattici sono insiemi di ammassi
galattici legati gravitazionalmente tra di loro.
La dimensione di un superammasso arriva a
centinaia di milioni di anni luce e contiene
migliaia di galassie.
Ad oggi sembra che i superammassi di galassie
siano le strutture gravitazionalmente più grandi
dell’universo.
Giunte a queste, non resta che vedere come
queste strutture si dispongano nell’universo
stesso.
SERATA N° 9 – SERATA N° 9 – QUANDO LE GALASSIE SI UNISCONO – STRUTTURE A GRANDE SCALA 41
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
L'Universo appare quindi formato di
superammassi e le osservazioni sembrano
mostrare una distribuzione molto particolare.
Questi superammassi sono collegati da
filamenti luminosi di galassie, che separano
zone scure di spazi vuoti che hanno
dimensioni di decine di milioni di parsec.
Nel loro insieme, i superammassi e i filamenti
che li collegano fanno parte di un'unica
struttura filamentosa, cioè di un unico
filamento. Tutti questi elementi sono disposti in
modo tale da disegnare una forma a groviera o
a spugna: i filamenti si dispongono come la
superficie di una bolla vuota di dimensioni
enormi.
SERATA N° 9 – SERATA N° 9 – QUANDO LE GALASSIE SI UNISCONO – STRUTTURE A GRANDE SCALA 42
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
L’interno delle bolle composte dai filamenti di
superammassi di galassie sembra essere
totalmente vuoto dal punto di vista della
massa. Si parla proprio di VUOTI.
Sono i grandi spazi esistenti tra i filamenti di
galassie, che contengono una massa tendente
a zero ed apparentemente nulla. Tipicamente,
un vuoto ha un diametro che si estende dai 30
ai 500 milioni di anni luce, ma ci sono
anche vuoti più grandi che vengono
definiti supervuoti.
SERATA N° 9 – SERATA N° 9 – QUANDO LE GALASSIE SI UNISCONO – STRUTTURE A GRANDE SCALA 43
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
La teoria più comunemente accettata vede
l’universo omogeneo e isotropo, quindi
uguale a sé stesso da ovunque lo si guardi
e in qualsiasi direzione.
Ovviamente non a scala piccola, perché
se guardiamo il cielo non ci sembra tutto
uguale. A scale più grandi, tuttavia,
abbiamo visto che l’universo ha una
struttura spugnosa formata da
gigantesche bolle create dai filamenti di
superammassi che lasciano ampi spazi
vuoti.
Una struttura ripetitiva sempre uguale a sé stessa in ogni direzione ed in qualunque luogo. Tutto
sta a trovare la scala giusta, e finché non viene trovata anche teorie alternative hanno il loro
consenso.
SERATA N° 9 – SERATA N° 9 – QUANDO LE GALASSIE SI UNISCONO – STRUTTURE A GRANDE SCALA 44
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Una delle teorie più forti vede l’universo ripetersi in
scala: dalle componenti più piccole a quelle più grandi,
l’universo è sempre in scala. Così l’atomo ha un nucleo
con elettroni che orbitano intorno esattamente come, su
scala più grande, il Sole ha i pianeti che orbitano
intorno.
La teoria è portata avanti da Luciano Pietronero e
Francesco Sylos Labini.
Studiare un elemento piccolo, quindi, ci consente di
capire anche come funzionano le strutture più grandi
dell’universo, visto che l’unica cosa che cambia è la
dimensione.
L’universo non è quindi omogeneo, ma si ripete in scala.
SERATA N° 9 – SERATA N° 9 – QUANDO LE GALASSIE SI UNISCONO – STRUTTURE A GRANDE SCALA 45
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Il 22 agosto 2012 l’analisi della distribuzione
delle oltre 200mila galassie presenti nei 3 miliardi
di anni luce cubici di cosmo studiati nella survey
WiggleZ conferma, su larga scala, l’omogeneità
del cosmo.
La scala oltre la quale la frattalità di gruppi,
ammassi e superammassi cessa è di 350 milioni
di anni luce. A questa scala l'omogeneità prevista
dal principio cosmologico inizierebbe ad
emergere sempre più prepotentemente,
annullando qualsivoglia struttura nell'indistinta
uniformità del tutto.