La “Galassia” o “Via Lattea” ... nella mitologia ... . ( introduzione del socio Diego Gobbato )

“L'origine della Via Lattea” : Jacopo Tintoretto .

Image credit: Wikipedia .

Per fare sua Alcmena, Zeus prese le sembianze del marito Anfitrione, dal rapporto con quest'ultima generò Eracle. Zeus mise quest'ultimogenito illegittimo al seno della sua consorte Era addormentata in modo di far acquistare l'immortalità bevendone il latte. Era, svegliandosi improvvisamente si accorse del bimbo al seno, di getto lo allontanò e sprizzò il latte al cielo notturno formando così una scia/circolo di latte. κύκλος γαλακτικός ( kyklos galaktikòs ). (1) da Wikipedia, “Galassia”

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“Galassie” ... un po' di storia ...

Fino a non tantissimo tempo fa ( tra il XIX e XX sec ) la conoscenza dello spazio era limitata alla nostra Galassia ( Via Lattea ) e a nebulose di natura misteriosa con la convinzione che il Sole era il centro di tutto.

Attraverso lo studio delle Cefeidi ( stelle variabili, indicatrici di distanza attraverso la relazione di periodo/luminosità ) da parte di Henrietta Swan Leavitt ( Lancaster 1868-1921 ) si ebbe una prova matematicamente inconfutabile che esse erano “candele standard”, utili, una volta calibrata la relazione, a determinare la distanza della Piccola Nube di Magellano.

Prove furono prima realizzate da Harlow Shapley ( Nashville 1885-1972 ) che, studiando la distribuzione e posizione degli ammassi globulari attraverso alcune Cefeidi ( in realtà successivamente però corrette come RR-Lyrae ) nella nostra Galassia, ne formulò una mappa, allora dettagliata ma non ancora precisa, decentrando il Sole di circa 26.000 anni luce.

Successivamente, Edwin Hubble ( Marshfield 1889-1953 ) con l'ausilio di mezzi di osservazione sempre più sofisticati e con l'indiscutibile informazione sulle distanze data dalle Cefeidi, dimostrò che le allora sconosciute nebulose non erano altro che galassie come la nostra ma molto più esterne ad essa.

Di colpo l'universo conosciuto crebbe in modo esponenziale.

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Edvin Hubble fa ordine tra i vari tipi di “nebulæ” ...
	La classificazione di Hubble delle galassie. Tre sono i tipi fondamentali, con variazioni sul tema: · le galassie ellittiche · le galassie a spirale · le galassie a spirale barrata in termini evolutivi è probabile che la fusione di due galassie in collisione dia origine ad una forma ellittica. Esistono anche le galassie irregolari ( e.g. Piccola nube di Magellano )
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“Nebulæ” con spettro ad emissione continua ... sono le “galassie” ( stelle & polveri )
	I tipi a spirale di Hubble presentano uno spettro di emissione continuo che, ragionevolmente, è il risultato delle somme spettrali di moltissime stelle. Sono presenti righe di assorbimento, esattamente come nelle stelle, ed anche righe di emissione. Molta cautela è necessaria per separare ciò che può essere dovuto all’inquinamento atmosferico. ( e.g. lampade al sodio o mercurio ) Image credit: astrogeo
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“Nebulæ” con spettro a righe ... sono le “nebulose” ( solo polveri )
	Spettro della Nebulosa di Orione M42 questo tipo di spettro viene generato dal decadimento degli atomi di idrogeno, elio, azoto, ossigeno, "pompati" sugli stati eccitati dall'intensa radiazione ultravioletta emessa dagli atomi di idrogeno ionizzati che ricadono allo stato fondamentale ( emissione della serie di Lyman ). L'idrogeno viene a sua volta ionizzato dalla radiazione ultravioletta estremamente energetica di stelle presenti nelle vicinanze e di tipo O oppure appartenenti ai primi tipi B. è presente un debole continuo nella zona tra 3500 e 5000 Å. Lo spettro continuo nella foto è relativo a stelle nelle vicinanze. Image credit: www.astrogeo.va.it
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“Galassie ellittiche” ...
	Caratteristiche: · ridotto momento angolare · assenza di bracci spirale · stelle giovani assenti · ammassi aperti assenti o molto ridotti · sono costituite principalmente da stelle di popolazione II · nubi di gas e polveri interstellari assenti o molto ridotte Le galassie ellittiche variano enormemente di grandezza, dalle piccole alle più grandi galassie conosciute. M32 e M110, due satelliti della Galassia di Andromeda, sono galassie ellittiche nane. M87, la galassia principale dell'Ammasso della Vergine, è un'enorme ellittica grande forse 10 volte la nostra Via Lattea, circondata da 15.000 ammassi globulari, contro gli appena 300 della nostra galassia.
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“Galassie ellittiche” ... la distribuzione casuale delle velocità
	Le ellittiche giganti e normali hanno componenti con orbite disordinate e l’eventuale eccentricità non è dovuta quindi alla rotazione. Alcune di esse hanno una componente di moti ordinati e concordi molto bassa, « con rotazioni di circa 2 km/s, a fronte di dispersioni 100 volte superiori. » credit: Daniele Gasparri – “Galassie”
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“Galassie a spirale” ...
	· Bulge centrale circondato da un disco. Il bulge somiglia ad una piccola galassia ellittica, contenente molte stelle vecchie di popolazione II, e spesso un buco nero supermassiccio al suo centro · Il disco è un agglomerato di stelle giovani di popolazione I, ammassi aperti e nubi di gas, piatto e rotante. · Considerevole momento angolare Bracci brillanti di formazione stellare si estendono all'incirca come una spirale logaritmica. Il disco delle galassie spirali è in genere circondato da un grande alone sferoidale di stelle di popolazione II, la maggior parte delle quali sono concentrate in ammassi globulari in orbita attorno al centro galattico.
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“Galassie a spirale barrata” ...
	Hanno caratteristiche simili alle galassie a spirale. Ne differiscono per alcune peculiarità. Una galassia a spirale barrata è una galassia a spirale il cui bulge centrale presenta due prolungamenti di stelle che nell'insieme ricordano una barra che attraversa il nucleo. In queste galassie i bracci della spirale partono dalla barra, anziché dal nucleo. Si usa anche il più generico galassia barrata, in quanto la barra è presente anche in galassie di diversa morfologia.
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La “Grande nube di Magellano” mostra la barra solo alla radiofrequenza …
	Sebbene le galassie a spirale siano molto numerose, le spirali barrate sono circa il 15% del totale delle galassie. Contando anche altri tipi di galassie barrate che non sono spirali, nel catalogo RSA (Revised Shapley-Ames Catalog of Bright Galaxies) le galassie classificate come barrate sono circa il 25% di quelle catalogate. Tuttavia ulteriori ricerche suggeriscono che in campo radio sia possibile individuare un gran numero di barre non osservate con la strumentazione ottica. Secondo questo studio, la percentuale di galassie barrate fra le spirali sarebbe di circa il 72%.
“Galassie a spirale” ... la distribuzione ordinata delle velocità
	« Tutta la materia nel disco sottile della spirale ruota nella stessa direzione e verso. » La componente di moti ordinati e concordi è molto alta. La formazione è dotata di un momento angolare molto consistente. credit: Daniele Gasparri – “Galassie”
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I bracci delle galassie sono immateriali, sono “onde di compressione” …
	Le stelle della galassia sono soggette a rotazione differenziale. Quelle più esterne ruotano più lentamente. Nella figura i puntini bianchi che ruotano sono le stelle “fisiche”. I due bracci di spirale, fissi in questo riferimento rotante solidalmente con essi, sono le onde di densità. È la teoria di Lin e Shu: i bracci non sono strutture materiali ma onde di compressione/ rarefazione all’interno del disco. Sono zone di spazio dove la materia si addensa e causa “formazione stellare”, quindi appaiono come più luminose e più dense. Queste onde ruotano con moto rigido e velocità inferiore a quelle delle stelle e del gas. Questi ultimi, quindi, le attraversano, si comprimono e uscendo di dilatano.
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La “legge di Tully-Fisher” per le galassie a spirale
	« La relazione di scala sicuramente più importante è quella scoperta dagli astronomi Tully e Fisher nel 1977. Essi trovarono una correlazione tra la luminosità assoluta di una galassia a spirale e la massima velocità orbitale delle stelle, secondo una relazione del tipo: » (1) L ∝ (Vmax)^n La velocità massima di rotazione è facilmente misurabile dalla analisi dello spettro. Allora ricavo la magnitudine assoluta, parametro necessario per calcolare la distanza. « In effetti le leggi di scala sono degli ottimi strumenti per misurare le distanze galattiche..» (1) .(1) Daniele Gasparri – “Galassie”
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La “legge di Gerard De Vaucouleurs” per i bulge delle galassie a spirale
	« L’astronomo Gerard De Vaucouleurs scoprì che tutti i bulge delle galassie a spirale hanno la stessa distribuzione di luminosità in funzione del raggio, con una dipendenza del tipo: Lsup ∝ R^1/4 maggiore è la distanza dal centro, minore è la luminosità superficiale. » (1) La somiglianza tra il bulge (nel suo piccolo) e una spirale ellittica è grande: per quest’ultima vale la stessa legge di distribuzione della luminosità. .(1) Daniele Gasparri – “Galassie”
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“Profilo di luminosità” del disco di una galassia a spirale
	Se misuro la luminosità a partire dal centro di una galassia a spirale trovo dapprima l’andamento tipico del nucleo e dopo sempre una diminuzione. « Il profilo di luminosità dei dischi è regolato da una legge di tipo esponenziale e nessun’altra combinazione è possibile. » (1) L ∝ e^− r/^ho .(1) Daniele Gasparri – “Galassie”
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Sombrero, una “galassia lenticolare” fotografata nello IR ...
	« Le galassie lenticolari sono intermedie tra le spirali e le ellittiche, e sono tanto numerose quanto le ellittiche. Presentano un disco, il quale non mostra alcuna struttura a spirale. Il bulge è molto grande, confrontabile col disco se non più massiccio. » (2) La straordinaria trasparenza in questa foto è legata alla ripresa nell’infrarosso. (2) credit: Pierluigi Monaco, “Introduzione all’astrofisica”, 2009-2010
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Andromeda e le sue “galassie nane” ...
	« Le galassie meno luminose ( tipicamente con MB > -18 ) vengono spesso chiamate nane. Le galassie irregolari sono in genere nane. La classificazione morfologica per queste galassie è più complicata di quella delle galassie brillanti … » (2) Nella foto la galassia satellite di Andromeda, molto ben visibile, è una nana di nome M110. Dall’altra parte di M31 c’è la nana M32, in mezzo a due stelle relativamente brillanti. (2) credit: Pierluigi Monaco, “Introduzione all’astrofisica”, 2009-2010
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La “Piccola nube di Magellano” una “galassia nana irregolare” …
	A circa 200.000 anni luce, è uno dei pochi oggetti extra-galattici che possa essere visto ad occhio nudo da Terra. Fu scoperta da Amerigo Vespucci nel 1503. Forma una coppia con la Grande Nube di Magellano, situata 20 gradi più ad est. Entrambe fanno parte del Gruppo Locale di galassie e, come indica il loro nome, sono dedicate a Ferdinando Magellano, che le osservò durante il suo viaggio di circumnavigazione terrestre. Avendo una declinazione media di -72 gradi, è visibile quasi esclusivamente dall'emisfero australe della Terra, dove tra l'altro appare circumpolare a quasi tutte le latitudini. Si trova nella costellazione del Tucano ed appare come un debole batuffolo di luce grande circa 3 gradi. Ad uno sguardo casuale sembra più un pezzo staccato della Via Lattea che una galassia indipendente.
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La “Centaurus A” una “galassia peculiare” fotografata nello IR …
	La caratteristica più famosa di questa galassia è la forma distorta della nube di gas e polvere che la circonda, prova di una passata collisione con un'altra galassia. Le onde d'urto risultate da questa collisione hanno fatto si che grandi quantità di idrogeno venissero compresse, scatenando una vasta ondata di formazione di nuove stelle. La straordinaria trasparenza nella foto è dovuta alla ripresa nell’infrarosso.
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Una peculiare, la famosa “galassia ad anello polare” …
	Distante circa 130 milioni di a.l., NGC 4650 A possiede, come un centinaio di altre galassie, un anello di stelle orientato in direzione dei poli. Tale struttura disco-anello non è ancora ben compresa fino in fondo. Probabilmente l'anello è ciò che rimane di una colossale collisione tra due galassie, avvenuta nel lontano passato. L'anello è formato soprattutto di stelle giovani, mentre la regione centrale di colore arancio è composta da stelle vecchie e polveri, mentre i gas sono praticamente assenti. (HST 1999)
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Galassia peculiare: l’ “oggetto di Hoag” …
	L'Oggetto di Hoag, scoperto nel 1950, è una galassia di aspetto peculiare, conosciuto come galassia ad anello. Questa remota galassia è visibile nella zona della testa della costellazione del Serpente. Si tratta di un oggetto molto debole, fuori dalla portata dei telescopi di piccola e media portata; la sua magnitudine è 16. La galassia, distante circa 600 milioni di anni luce, è formata da un anello quasi perfetto di stelle calde e blu che circonda un nucleo di colore giallo. Ha un diametro leggermente superiore a quello della nostra Via Lattea. Nonostante l'incredibile rarità di questo tipo di galassie, tra l'anello esterno ed il nucleo è visibile (a ore uno nella foto) un'altra galassia, molto più distante, con le medesime caratteristiche ad anello.