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Galaxie

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NGC 4414 , o galaxie spirală tipic în constelația Coma Berenices ; Acesta are un diametru de aproximativ 17.000 parseci si este de aproximativ 20 de milioane de parseci de la noi. Telescopul Spațial Hubble al NASA / ESA .

O galaxie este un set mare de stele , sisteme , clustere și asociații stelare , gaz și praf (care formează mediul interstelar ), legate prin reciproc forța de gravitație . [1] [2] Numele provine din greaca γαλαξίας (Galaxias), care înseamnă "lapte, lăptoasă"; este o aluzie clară la Calea Lactee , galaxia prin excelență, care face parte din sistemul solar .

Galaxiile sunt obiecte vaste de dimensiuni extrem de variabile; variind de la cele mai mici galaxii pitice , conținând câteva sute de milioane de stele, [3] galaxii gigantice care conțin un număr de stele , în ordinea de o sută de mii de miliarde, [4] orbitează în jurul unei comune centrul de masă .

Nu toate sistemele stelare masive auto-gravitative se numesc galaxii; limita dimensională inferioară, în mod convențional, pentru definirea galaxiei este un ordin în vrac de 10 6 mase solare , criteriu pentru care clusterele globulare și alte clustere stele nu sunt galaxii. Nu este definită o limită superioară, toate galaxiile observate în nici un caz să nu depășească o dimensiune maximă de aproximativ 10 13 mase solare.

Galaxiile au fost clasificate în funcție de forma lor aparente (sau morfologie vizuală) în trei tipuri principale: eliptice , [5] în spirală, și neregulate (sau ciudat) . Galaxiile eliptice sunt forma cea mai simplă, sunt lipsite de structuri , cu excepția gradientului de luminozitate de la centru spre periferie, apar vizual ca elipse cu margini moi , cu ellipticity variabilă, și sunt de fapt elipsoide . Galaxiile spiralate în loc să aibă o formă discoidală pe al cărui plan de a dezvolta structuri în spirală , care se extind de la o umflare centrală a nucleului . Ei pot ajunge la observația noastră din orice unghi. Galaxiile de formă neregulată sau neobișnuite sunt numite ciudat galaxii . Aceste categorii morfologice sunt la rândul lor împărțite în mai multe sub-categorii, și există , de asemenea , galaxii în formă de disc , cu unele caracteristici intermediare între galaxii eliptice și cele în spirală.

Forma galaxiilor este influențată de factori externi, adică de prezența altor galaxii. Galaxiile neregulate de obicei sunt rezultatul deformațiile produse prin interacțiuni mareelor cu galaxii sau coliziuni vecine. În cazul în care interacțiunile sunt deosebit de intense, ca de exemplu între structurile galactici foarte aproape unul de altul, poate avea loc fuziunea a două galaxii, care pot da naștere la formarea unei galaxii neregulate . [6] Coliziunea dintre două galaxii poate da naștere la fenomene de formare intensă a stelelor ( explozii de stele ).

Galaxiile diferă unul de altul , chiar și pentru culoare, care este legat de populația prevalent stele, iar forma lor aparentă pot să apară diferit în funcție de lungimea de undă a spectrului electromagnetic , în care se observă: de exemplu, o galaxie neregulată poate arăta regiuni și structurile care apar în „ infraroșu sau în“ ultraviolet și care fac să arate diferit în cazul în care aceste lungimi de undă observate în ceea ce privește forma sa în lumină vizibilă .

Galaxiile sunt cele mai numeroase obiecte din " universul observabil . Calculul celei mai recente estimări numărul lor în aproximativ 200 de miliarde (2 x 10 11). [7]

Numărul de galaxii

În universul observabil vizibil există cu siguranță mai mult de 2 miliarde (2.000 miliarde) de galaxii grație observațiilor publicate în octombrie 2016 [8] care depășesc estimarea trecută a câmpului Hubble Ultra Deep (care a calculat aproximativ 100 până la 400 miliarde cel mult) [9] totuși, conform noilor estimări, numărul ipotetic de galaxii din univers extrapolat din structura așa-numitului fond optic cosmic cunoscut până în prezent ar fi doar o fracțiune cu un număr mai mare de cel puțin unul sau două ordine de mărime (pe care în prezent nu ne-ar permite să le enumerăm, deoarece numai numărarea lor chiar și cu ajutorul inteligenței artificiale ar depăși durata vieții umane) și, în plus, aproximativ 90% din galaxiile din universul observabil ar rezulta conform datelor statistice estimări care nu pot fi detectate cu telescoapele pe care le avem astăzi, încă prea puțin puternice. [10] Cele mai multe dintre ele are un diametru cuprins între 1000 și 100000 parseci [4] și sunt , de obicei separate prin distanțe de ordinul a milioane de parseci (megaparsec, Mpc). [11] spațiul intergalactic este parțial umplut cu un gaz rarefiat, a căror densitate este mai mică de un atom la metru cub . În majoritatea cazurilor, galaxiile sunt aranjate în Univers organizate în funcție de ierarhii asociative precise, de la cele mai mici asociații, formate din unele galaxii, până la clustere , care pot fi formate și din mii de galaxii. Aceste structuri, la rândul lor, sunt asociate în cele mai impresionante superciorchinii . Aceste structuri mari sunt aranjate de obicei în interiorul curenților mari (ca așa-numitul Marele Zid Chinezesc ) și filamente , care înconjoară imens golurile dell ' Universul . [12]

Deși nu este încă pe deplin clar, întunecat materia pare să constituie circa 90% din masa de o mare parte din galaxii spirala, in timp ce pentru galaxii eliptice se crede că acest procent este mai mic, variind între 0 și aproximativ 50% [13] . Datele din observații sugerează că în centrul multor galaxii, cu toate că nu toate, există supermasive găuri negri ; prezența acestor obiecte singulare ar explica activitatea nucleul așa-numitelor galaxii active , . Cu toate acestea, prezența lor nu implică în mod necesar că galaxia pe care gazdele le activează, din moment ce chiar si Calea Lactee , probabil se ascunde în lucrarea sa de bază o gaură neagră masivă numit Sagetator A * . [14]

Etimologie

Cuvântul „galaxie“ provine din limba greacă , care a indicat Calea Lactee, Γαλαξίας (Galaxias) pentru nota, ceea ce înseamnă „lăptos“ sau chiar κύκλος γαλακτικός (Kyklos galaktikòs), însemnând „clubul Galactic“. Numele vine de la un episod cunoscut decât mitologia greacă . Zeus , invaghitosi Alcmene , după ce a luat caracteristicile soțul ei, regele Troezen Amphitryon , a avut o relație cu ea, și ea a rămas însărcinată. Raportul a fost născut Heracles , Zeus a decis să pună, tocmai născut, în sânul soției sale era în timp ce ea dormea, astfel încât copilul să bea laptele ei divin pentru a deveni nemuritor. Sa trezit în timpul " hrănirea și a dat seama că el a fost un copil care alăptează necunoscut: a respins atunci copilul și laptele spurted de la sani , apoi se ridica , merge la macerat cerul de noapte; Ar fi format în acest fel, în conformitate cu grecii antici , banda clară a luminii cunoscut sub numele de „Calea Lactee“. [15]

Când William Herschel compilat catalogul său de obiecte deep sky , el a folosit expresia nebuloasa spirală pentru a descrie caracteristicile unor obiecte nebuloase , cum ar fi galaxia Andromeda ; aceste „nebuloase” au fost recunoscute ulterior, când distanța lor a început să fie descoperită, ca imense aglomerări de stele străine Căii Lactee; a apărut astfel teoria „universurilor insulare”. Cu toate acestea, această teorie a căzut în curând în desuetudine, ca și pentru „Universul“ se înțelege totalitatea spațiului, care conține toate obiectele observabile, astfel încât sa decis să adopte galaxia pe termen lung. [16] De fapt, dintr - o perspectivă strict etimologic , cuvântul „galaxie“ și „Calea Lactee“ sunt similare.

Observare

Observarea amatorilor

Galaxia Triunghiului , una dintre cele mai apropiate galaxii de Calea Lactee.

Observarea de către amatori a galaxiilor, în comparație cu alte obiecte din cerul profund, este îngreunată de doi factori principali: A) distanța foarte mare care ne separă de ele, ceea ce asigură faptul că doar cele mai apropiate sunt vizibile cu relativă ușurință, prin urmare strălucire superficială , în general foarte slabă. B) multe dintre cele mai apropiate galaxii la noi sunt galaxii pitice mici, formate doar câteva milioane de stele, [17] este vizibilă numai cu un puternic telescop (și nu este o coincidență faptul că multe dintre acestea au fost descoperite recent [18] ).

Pe lângă Calea Lactee, galaxia în care se află sistemul nostru solar , doar alte trei sunt vizibile cu ochiul liber : Norii Magellanici ( Nori mari și mici din Magellan ), vizibili doar din emisfera sudică a planetei noastre , apar ca pete neregulate, fragmente aproape desprinse din Calea Lactee, a căror urmă luminoasă se desfășoară pe o distanță scurtă; sunt două galaxii foarte apropiate, care orbitează în jurul nostru; între galaxii gigant, cu toate acestea, vizibile numai cu ochiul liber este galaxia Andromeda , care apar în principal din " emisfera nordică Pământ. Este galaxia uriașă cea mai apropiată de noi și, de asemenea, cel mai îndepărtat obiect vizibil cu ochiul liber: apare ca un halou clar alungit, lipsit de detalii. Triangulum Galaxy , un mediu galaxie spirală de dimensiuni puțin mai îndepărtate Andromeda, este deja vizibilă cu ochiul liber, numai el însuși dezvăluind cu o pereche de binoclu într - o noapte senină. Printre următoarele galaxii noastre Grupul Local unele demn de remarcat sunt în direcția constelației de " Ursa Mare ( M82 și M81 ), [19] , dar deja sunt vizibile doar cu un telescop amator .

Observare pe mai multe lungimi de undă

Image Composite care arată galaxia de radio Centaurus A în raze X , în " infraroșu la 24 pM și unde radio .

După descoperirea, în primele decenii ale secolului al XX - lea , că așa-numita spirală nebuloase erau entități distincte (galaxii apeluri sau universuri insulare) din Calea Lactee, au efectuat o serie de observații cu scopul de a investiga aceste obiecte , în principal , la lungimile de undă de lumină vizibilă . Vârful de radiație al majorității stelelor, de fapt, se încadrează în acest interval; Prin urmare, observarea stelelor care formează galaxii format aproape în întregime de " astronomie optică . La lungimea de undă a undei vizibile este posibil să se observe optim regiunile H II (format din gaz ionizat), pentru a examina distribuția pulberilor în interiorul brațelor de galaxii spirale.

Praful cosmic, prezent în mediul interstelar , este totuși opac față de lumina vizibilă, în timp ce este deja mai transparent până la „ infraroșu ”, folosit pentru a observa în detaliu regiunile interioare ale norilor moleculari gigantici, sediul formării intense de stele și centrele galactice. [20] în infraroșu este de asemenea folosit pentru a observa cele mai multe galaxii îndepărtate, care prezintă un înalt redshift ; ele ne apar așa cum trebuie să fi apărut la scurt timp după formarea lor, în primele etape ale evoluției Universului. Cu toate acestea, deoarece vaporii de apă și dioxid de carbon în atmosferă absorb o parte semnificativă a porțiunii utilă a spectrului în infraroșu, pentru observațiile în infraroșu sunt utilizate doar telescoape la altitudini mari sau pe orbită în spațiu .

Primul studiu de galaxii, în special cei activi, care nu se bazează pe frecvențele vizibilului a fost condus de frecvență radio ; atmosfera este , de fapt , aproape în totalitate transparent la unde radio de frecvență între 5 MHz și 30 GHz (a ionosferei semnalele blocuri sub acest interval). [21] de radio mari interferometrele au fost folosite pentru a mapa jeturilor emise de nuclee de galaxii activi. Cele telescoape de radio sunt în măsură să observe hidrogenul neutru, inclusiv, eventual, de asemenea, materialul universul primordial non-ionizate prăbușit mai târziu în galaxii. [22]

Cele telescoape cu raze X și ultraviolete poate observa , de asemenea , fenomene galactice extrem de energice. Un semnal luminos intens ( flare ) la lumina ultravioletă a fost observată în 2006 ca o stea într - o galaxie îndepărtată a fost capturat de către câmpul gravitațional puternic al unei găuri negre. [23] Distribuția gazului fierbinte în clustere galactice pot fi mapate prin raze X; În cele din urmă, existența găurilor negri supermasive în nuclee de galaxii a fost confirmată prin astronomie sale cu raze X [24]

Istoria observațiilor

Schița Whirlpool Galaxy realizat de Lord Rosse în 1845 .

Descoperirea că Soarele se află în interiorul unei galaxii, și că există nenumărate alte galaxii, este strâns legată de descoperirea adevăratei naturi a Căii Lactee .

Înainte de apariția telescopului , obiectele aflate la distanta , cum ar fi galaxii au fost necunoscute, având în vedere strălucirea lor redusă și la distanță. Pentru civilizațiile clasice ar putea fi cunoscut doar la fața locului luminos în direcția constelația Andromeda (cel care a fost mult timp numit „Marele Nor al Andromeda“), în mod clar vizibile cu ochiul liber, dar natura care era total necunoscut. Cele două Norii lui Magellan, galaxiile vizibile cu ochiul liber, a posedat un declinare prea sudic pentru ca acestea să fie respectate de către latitudini temperate nordice. Au fost cu siguranță observate de populațiile din emisfera sudică, dar există puține referințe scrise la rândul lor. [25]

Prima încercare de a cataloga ceea ce atunci se numea „obiecte nebuloase” datează de la începutul secolului al XVII-lea , de sicilianul Giovan Battista Hodierna , care a inclus în catalogul său De Admirandis Coeli Characteribus din 1654 și unele dintre cele care mai târziu ar fi numite „galaxii”. ". [26] La sfârșitul secolului al XVIII - lea , anii astronomul francez Charles Messier a compilat un catalog de 109 strălucitoare nebuloase, urmată la scurt timp după de un catalog, care a inclus alte nebuloase 5000, compilate de " engleză William Herschel . Herschel a fost , de asemenea , primul care a groped pentru a descrie forma Caii Lactee și poziția Soarelui în ea; în 1785 el a efectuat o numărătoare completă a numărului de stele din cele șase sute de regiuni diferite ale cerului emisfera nordică; el a observat că densitatea stea a crescut așa cum am abordat într - o anumită zonă a cerului, care coincide cu centrul Căii Lactee , în constelația Săgetător . Fiul său Ioan apoi repetat măsurătorile în emisfera sudică, ajungând la aceeași concluzie. [27] Herschel senior , apoi a atras o diagramă a formei Galaxy, cu toate acestea, având în vedere în mod greșit soarele în centrul său.

În 1845 , William Parsons a construit un nou telescop , care i -au permis să se facă distincția între galaxii eliptice din aceste spirale; De asemenea , el ar putea face din surse de lumină punctiforme (adică stelele ) în unele dintre aceste nebuloase, de creditare credibilitate ipoteza filosofului german Immanuel Kant , care credea că unele nebuloase au fost de fapt galaxii separate ale Căii Lactee. [28] În ciuda acestui fapt, galaxiile nu au fost universal acceptate ca entități separate de Calea Lactee până când Edwin Hubble nu a rezolvat definitiv problema la începutul anilor douăzeci ai secolului al XX-lea . [29]

Fotografie din „Marele Andromeda Nebula“ Datând 1899 , identificat mai târziu ca Andromeda Galaxy .

In 1917 Heber Curtis a observat supernova S Andromedae în "Marea Andromeda Nebuloasă" ( M31 ); apoi căutând cu atenție în registrele fotografice a descoperit alte unsprezece. Curtis a stabilit că magnitudinea aparentă a acestor elemente a fost de 10 ori mai mică decât a ajunge la obiecte în Calea Lactee. Ca urmare a calculat că „nebulos“ ar trebui să fie la o distanță de aproximativ 150.000 de parseci ; Curtis a devenit astfel un susținător al teoriei „universurilor insulare”, care a afirmat că nebuloasele spirale erau de fapt galaxii similare cu ale noastre, dar separate. [30] În 1920 a avut loc în marea dezbatere între Harlow Shapley și Heber Curtis pe natura Calea Lactee, nebuloase în spirală, iar dimensiunile generale ale " Universului . Pentru a susține ipoteza că Marele Andromeda Nebuloasa a fost de fapt o galaxie externă, Curtis a indicat prezența unor pete de culoare închisă, situată în planul galactic Andromeda, similar cu nebuloase întuneric observate în Calea Lactee, și el a remarcat , de asemenea , o schimbare radicală a Galaxy în conformitate cu " efectul Doppler . [31]

Problema a fost în cele din urmă rezolvată de Edwin Hubble la începutul anilor douăzeci , prin utilizarea noului telescop, mai puternic Hooker, situat la " Mount Wilson Observatory . [29] Omul de știință american a fost în măsură să rezolve părțile exterioare ale unor spirală nebulos ca colecții de stele și printre ele identificate unele cefeidelor , care l - au ajutat să estimeze distanța dintre aceste nebuloase: erau mult prea îndepărtat pentru a fi parte din Milky Cale. [32] În 1936 Hubble a conceput un sistem de clasificare pentru galaxii încă utilizate astăzi: Hubble . [33]

Secvența Hubble. E indică galaxii eliptice; S spirale simple; SB barat spirale.

Tipuri și morfologie

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Hubble Sequence .
Secvența Hubble-Vaucouleurs

Schema de clasificare a Secvenței Hubble se bazează pe morfologia vizuală a galaxiilor; acestea sunt împărțite în trei tipuri principale: eliptice, spirale și neregulate. Având în vedere că o astfel de secvență se bazează exclusiv pe observații morfologice pur vizuale, nu ia în considerare unele dintre cele mai importante caracteristici ale galaxii, cum ar fi rata de formare a stelelor de galaxii Starbust si activitatea in nucleul galaxiilor activi . [6]

Eliptice

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: galaxie eliptica .
Galaxia eliptică gigantică ESO 325-G004. Hubble Space Telescope / NASA / ESA .

Sistemul de clasificare Hubble consideră galaxii ca „eliptice“ (indicată prin litera „E“) , pe baza lor ellipticity , adică aspectul lor sferice , mai mult sau mai puțin alungite; scala de măsurare începe de la clasa E0, indicând galaxii cu aspect aproape sferic, până la clasa E7, puternic alungită. Aceste galaxii au un profil de elipsoidala , ceea ce le conferă un aspect mai mult sau mai puțin eliptică , în funcție de unghiul de vizualizare. Se pare că arată câteva detalii, și au , de obicei , în interiorul lor o cantitate relativ scăzută de materie interstelar . Prin urmare, aceste galaxii au un număr mic de clustere deschise și o rată redusă de formare a stelelor; Ele sunt într - adevăr , în general , formate din stele destul de vechi și a evoluat , care orbitează în jurul unui centru comun de greutate în direcții aleatoare. Aceste caracteristici le fac în parte similare cu mult mai mici roiuri globulare . [34]

Cele mai multe galaxii masive sunt numite eliptice gigant. Se crede că multe galaxii eliptice sunt formate datorită interacțiunilor dintre galaxii , care se termină în coliziune și cea ulterioară în fuziune; ca o consecință a acestui fapt, pot crește în dimensiune până când ating diametrul galaxiilor spirale, dar cu un număr mult mai mare de stele. Galaxiile eliptice uriașe sunt deseori prezente în centrul unor grupuri mari de galaxii, dintre care ele constituie adesea cele mai masive componente, unde interacțiunile dintre galaxiile individuale pot apărea mai frecvent. [35] galaxii Starbust sunt rezultatul coliziunilor galactici care ar putea rezulta într - o galaxie eliptică. [34]

Spirale

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: galaxie spirală și o galaxie spirală prescrisă .
Sombrero Galaxy , un exemplu de o galaxie spirală , cu nici un bar. Hubble Space Telescope / NASA / ESA .

Galaxii spiralate constau dintr - un disc de stele si materie interstelara rotative în jurul unui centru, similare în compoziția și caracteristicile unei galaxii eliptice , deoarece este compus din stele , în general , de vârstă înaintată. [36] În afara centrului, numit protuberanță (sau protuberanță centrală), brațele spiralate sunt situate relativ luminoase. În schema de clasificare Hubble, galaxii spirala sunt indicate cu litera S, urmată de Literele mici a, b sau c, care indică gradul de grosime a brațelor spirale și mărimea proeminenței centrale. Un tip de Sa Galaxy are foarte bine înfășurat brațele și prost definite și un miez central relativ mare; vice - versa, un tip de Galaxy Sc are arme și o umflătură centrală foarte mic , bine-definite. [36]

În galaxii spirală brațele au o tendință similară cu cea a unei spirale logaritmice , o cifră care poate arăta , teoretic , ca urmare a unei perturbări în rotație uniformă a masei de stele. La fel ca stelele, brațele spirale se rotesc în jurul centrului, dar cu o viteză unghiulară care variază de la punct la punct: aceasta înseamnă că stelele tranzitează în interiorul și în afara brațelor spirale, iar viteza lor de revoluție scade. regiunile din afara brațelor, în timp ce este mai rapid pentru stelele care sunt în interior. [36] Se crede că brațele spirale sunt din zonele cu densitate ridicată a subiectului, sau mai degrabă a valurilor de densitate. Pe măsură ce stelele se mișcă prin braț, viteza spațială a fiecăruia este modificată de forțele gravitaționale de densitate mai mare; această viteză scade pe măsură ce stelele ies din brațul spiralat. Acest efect de „val” poate fi comparat cu un punct de trafic ocupat pe o autostradă, cu mașinile forțate să încetinească în anumite puncte. Brațele sunt de fapt vizibile datorită densității lor ridicate, care facilitează, de asemenea , formarea stelelor și adesea ascund stele tinere și luminoase în interiorul lor. [37] [38]

NGC 1300 , un exemplu de o galaxie spirala prescrisă. Hubble Space Telescope / NASA / ESA .

Un număr bun de galaxii spirala arată o structură liniară stelare bara in forma care traversează miezul, din care se îndepărteze brațele spirale. [39] În clasificarea Hubble a acestor galaxii sunt indicate cu inițialele SB, însoțite de litere mici , a, b sau c, care indică forma și înfășurarea brațelor spirale în același mod în care sunt clasificate galaxiile normale. spirale. Astrofizicienii cred că barele sunt structuri temporare care sunt formate ca urmare a unui val de densitate care radiază în direcții opuse de miez, sau sunt rezultatul forțelor de maree cu o altă galaxie. [40] Multe galaxii spirale barate sunt active, posibil datorită gazului canalizarea în interiorul miezului, de-a lungul brațelor. [41]

Galaxia noastră, Calea Lactee este o spirală galaxie mare barat, [37] [42] cu un diametru de aproximativ 100.000 de ani lumină (30 KPC) și o grosime de aproximativ 3000 de ani lumină (1 KPC); Acesta conține aproximativ 200 de miliarde de stele (2 x 10 11) [43] și are un masiv total de 600 miliarde (6 x 10 11) mase solare . [38] [44]

Forme specifice

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: galaxie ciudat .
L ' Object Hoag lui , un exemplu al unei galaxii inel . Hubble Space Telescope / NASA / ESA .

Așa-numitele galaxii specifice sunt formațiuni care dezvolta proprietăți neobișnuite datorită forțelor de maree și interacțiunea altor galaxii. Un exemplu al acestei clase de obiecte este galaxia inel , care posedă o structură inelară stea și mediul interstelar care înconjoară o bară centrală. Se crede că o galaxie inelară se formează atunci când o galaxie mai mică trece prin miezul unei galaxii spirale. [45] Probabil un eveniment ca acesta a avut loc în galaxia Andromeda , care, dacă este observată în " în infraroșu , prezintă o structură de inel multiplu.[46]

O galaxie lenticulară este mai degrabă o formă intermediară , care are proprietăți ale ambelor galaxii eliptice și cele de galaxii spirala. Acestea sunt clasificate în funcție de secvența Hubble cu acronimul S0 și au brațe spirale nedefinite, cu un halou eliptic de stele. [47]

În plus față de aceste două clase există o mare varietate de galaxii , care nu pot fi clasificate fie ca eliptice sau în spirală ca: de obicei , se referă la aceste galaxii , cu numele de galaxii neregulate. O galaxie Irr-I are unele structuri care nu se pot alinia la schema Hubble; o galaxie Irr-II, pe de altă parte, nici măcar nu are o structură care seamănă cu secvența Hubble, deoarece ar fi putut fi distruse de diferite interacțiuni. [48] Un exemplu de galaxii neregulate spre Calea Lactee sunt cele două nori Magellanice .

Pitici

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Galaxy pitic .
Pitic galaxie sferoidal M110 . Hubble Space Telescope / NASA /ESA .

In ciuda prevalentei aparenta de galaxii eliptice sau spirale mari, de cele mai multe galaxii din Univers sunt de fapt galaxii pitice ; aceste galaxii slabe sunt de aproximativ o sutime din diametrul Căii Lactee și conțin cel mult doar câteva miliarde de stele. [49]

Multe galaxii pitice care orbitează ca sateliti in jurul unei singure galaxii mai mare; Calea Lactee, de exemplu, deține un pic mai puțin de o duzină de galaxii satelit , dar , potrivit unor studii ar exista încă alte pentru a descoperi; alcune ipotesi suggeriscono che il loro numero possa aggirarsi sui 300 - 500. [50] Le galassie nane sono a loro volta classificate come ellittiche , spirali ed irregolari. Dato che le galassie nane ellittiche spesso mostrano somiglianze con le galassie ellittiche giganti, sono spesso chiamate galassie nane sferoidali .

“Green bean” (fagiolino)

Recentemente è stata scoperta una nuova classe di galassie denominate “green bean” (fagiolino) a causa del loro colore e al fatto che assomigliano ma in grande alle galassie “green pea” (galassie “pisello verde”). Essa date le "modiche" dimensioni risplende interamente la luce riflessa di un buco nero centrale supermassiccio. La prima galassia osservata con queste caratteristiche si trova nella costellazione dell'Acquario ad una distanza di circa 3,7 miliardi di anni luce. La successiva analisi dei dati da parte dell'équipe ha rivelato che il buco nero non è molto attivo al centro, sicuramente meno di quanto ci si attendesse dalla dimensione e dall'intensità della regione illuminata. Gli esperti pensano che le regioni incandescenti siano un'eco del passato, di quando cioè il buco nero centrale era molto più attivo, e che diventeranno sempre meno brillanti a mano a mano che le ultime radiazioni dal buco nero attraversando la galassia si perderanno nello spazio. [51]

Attualmente sono state trovate altre 16 galassie con proprietà simili, confermate poi da osservazioni effettuate al telescopio Gemini Sud.

Dinamiche ed attività insolite

Rotazione

La Galassia Vortice (M51) è un tipico esempio di galassia spirale vista "di faccia".

Le stelle all'interno delle galassie sono in costante movimento; [52] nelle galassie ellittiche, a causa del bilanciamento fra velocità e gravità , i movimenti sono relativamente contenuti, le stelle si muovono in direzioni casuali ed i movimenti rotazionali attorno al nucleo sono minimi; ciò conferisce a queste galassie la tipica forma sferica. [52]

Nelle galassie a spirale, le dinamiche sono notevolmente più complesse. Il nucleo, di forma sferoidale, possiede un'elevata densità di materia, il che comporta che questo si comporti in modo simile ad un corpo rigido. Nei bracci di spirale (che costituiscono il disco galattico ), invece, la componente di rotazione è preponderante, il che spiega la forma appiattita del disco. La velocità orbitale della gran parte delle stelle della galassia non dipende necessariamente dalla loro distanza dal centro. [53] Se si suppone, per l'appunto, che le parti più interne dei bracci di spirale ruotino più lentamente delle parti esterne (come avviene, ad esempio, in un corpo rigido), le galassie spirali tenderebbero ad "attorcigliarsi" e la struttura a spirale diverrebbe staccata dal nucleo. Questo scenario è in realtà l'opposto di quanto si osserva nella galassie spirali; per questo motivo gli astronomi suppongono che i bracci delle spirali siano il risultato di diverse onde di densità emanate dal centro galattico. Da ciò ne consegue che i bracci di spirale cambiano di continuo morfologia e posizione. L'onda di compressione aumenta la densità dell'idrogeno molecolare, che, manifestando fenomeni di instabilità gravitazionale , collassa facilmente dando luogo alla formazione di protostelle ; di fatto, i bracci appaiono più luminosi del resto del disco non perché la loro massa sia notevolmente più elevata, ma perché contengono un gran numero di stelle giovani e brillanti. [37] [38]

Fuori dalle regioni del bulge o dal bordo esterno, la velocità di rotazione galattica è compresa fra 210 e 240 km/s. [53] Pertanto, il periodo orbitale di una stella che orbita nei bracci di spirale è direttamente proporzionale solo alla lunghezza della traiettoria percorsa, a differenza di quanto può invece essere osservato nel sistema solare , dove i pianeti , percorrendo orbite differenti nel rispetto delle leggi di Keplero , possiedono anche significative differenze nella velocità orbitale ; quest'andamento delle orbite dei bracci di spirale costituisce uno degli indizi più evidenti dell'esistenza della materia oscura . [53]

M64 possiede, a differenza delle normali galassie a spirale, alcune regioni esterne che ruotano in senso contrario al resto della galassia.

Senso di rotazione

Il senso di rotazione di una galassia a spirale può essere misurato studiando l' effetto Doppler riscontrato sulla galassia stessa, che rivela se le sue stelle sono in avvicinamento o in allontanamento da noi; [52] tuttavia, questo è possibile solo a determinate condizioni: innanzitutto, la galassia non deve presentarsi "di faccia" o "di taglio", ossia l'angolo di visuale non deve essere uguale a 0º o 90º, questo perché se una galassia che si mostra perfettamente di faccia, le sue stelle giacciono approssimativamente alla stessa distanza da noi, in qualunque punto della loro orbita esse si trovino. Nel secondo caso - quello delle galassie con angolo di visuale inclinato - occorre dapprima stabilire quale parte di essa è più vicina e quale è più lontana.

Alcune galassie possiedono dinamiche del tutto particolari e insolite; è questo il caso della Galassia Occhio Nero (nota anche con la sigla del Catalogo di Messier M64). M64 è all'apparenza una normale galassia a spirale , oscurata in più punti da fitte nebulose oscure ; tuttavia, recenti analisi dettagliate hanno portato alla scoperta che i gas interstellari delle regioni esterne ruotano in direzione contraria rispetto ai gas e le stelle delle regioni interne. [54]

Alcuni astronomi ritengono che la rotazione contraria abbia avuto inizio quando M64 assorbì una propria galassia satellite, entrata in collisione con essa probabilmente più di un miliardo di anni fa. Nelle regioni di contatto tra le opposte rotazioni, i gas collisero e si compressero contraendosi, dando vita a una zona di formazione stellare molto attiva. Della piccola galassia scontratasi con M64 ora non resta quasi più nulla; le sue stelle o sono state assimilate dalla galassia principale o sono state disperse nello spazio come stelle iperveloci , ma i segni della collisione sarebbero visibili nel moto contrario dei gas nelle regioni esterne di M64. [54]

Interazioni

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Galassie interagenti .

Le distanze che intercorrono in media tra le galassie appartenenti ad uno stesso ammasso è lievemente maggiore dell' ordine di grandezza del diametro delle galassie di dimensioni più grandi; per questo motivo, le interazioni fra le galassie sono relativamente frequenti, e svolgono un ruolo determinante nella loro evoluzione . Gli scambi di materia tra le galassie sono piuttosto frequenti e sono causate dalle distorsioni dovute alle forze mareali , all'origine spesso anche di scambi di gas e polveri tra i due sistemi galattici. [55] [56]

Le Galassie Antenne sono in via di collisione. Telescopio spaziale Hubble NASA / ESA .

Le collisioni avvengono quando due galassie passano direttamente l'una attraverso l'altra con una velocità sufficiente a non farle andare incontro ad una fusione. Le stelle di queste galassie risentono lievemente dell'interazione: le loro traiettorie restano imperturbate ed è raro il verificarsi di fenomeni di interazione diretta. Tuttavia, i gas e le polveri delle due galassie vanno necessariamente incontro ad una interazione: le forze esercitate sulle nubi in collisione possono far scattare un violento fenomeno di formazione stellare (noto come starburst ) ed il mezzo interstellare si disgrega e si comprime. Una collisione può distorcere enormemente la forma di una o di entrambe le galassie, formando barre, anelli o strutture piatte. [55] [56]

Se l'interazione è particolarmente forte, le galassie si fondono fra loro; in questo caso la velocità a cui i due sistemi si urtano non è sufficiente per consentire un "tranquillo" transito l'una dentro l'altra. Al contrario, tenderanno ad unirsi gradualmente per formare un'unica grande galassia, spesso di forma ellittica. Nel caso in cui una delle galassie sia molto più grande dell'altra, il risultato è noto come cannibalismo galattico ; in questo caso, la galassia più grande non subisce notevoli deformazioni dalla fusione, mentre la galassia più piccola è distrutta e le sue stelle vanno a far parte della galassia più grande. Il nucleo di alcune di queste galassie più piccole può disporsi separatamente nell'alone galattico, assumendo caratteristiche simili a quelle degli ammassi globulari . [57] [58] La Via Lattea è attualmente in fase di fusione con la Galassia Nana Ellittica del Sagittario e con la Galassia Nana Ellittica del Cane Maggiore . [55] [56]

Starburst

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Galassia starburst .
La Galassia Sigaro , citata dagli scienziati come l'archetipo di galassia starburst , [59] ha 10 volte il tasso di formazione stellare di una galassia normale. Telescopio spaziale Hubble NASA / ESA .

Le stelle si formano nelle galassie all'interno di riserve di gas a temperatura piuttosto bassa (appena un centinaio di kelvin ), che vanno a costituire i complessi molecolari e le nubi molecolari giganti . È stato osservato che alcune galassie possiedono un tasso di formazione stellare straordinariamente alto, fenomeno noto nell'ambiente scientifico come starburst (letteralmente, raffica di stelle ). Se tale frenetica attività continuasse senza poi incontrare una flessione, la galassia consumerebbe la propria riserva di idrogeno in un tempo decisamente inferiore rispetto alla vita media delle altre galassie; dunque gli astrofisici sono propensi a ritenere che l'attività di starburst duri al massimo una decina di milioni di anni, un lasso di tempo quasi istantaneo se paragonato alla vita di una galassia. Nelle epoche più antiche della storia dell'Universo, i fenomeni di starburst dovevano essere molto più diffusi, [60] mentre attualmente costituiscono circa il 15% di tutti i fenomeni di formazione stellare. [61]

Le galassie starburst sono caratterizzate da forti concentrazioni di gas e dalla presenza di stelle giovani e brillanti, incluse stelle supermassicce di classe O , che ionizzano le nubi creando le cosiddette regioni H II . [62] Tali stelle evolvono in tempi molto veloci (al massimo alcuni milioni di anni) ed esplodono in supernovae ; si creano così dei resti di supernova in espansione, che, comprimendo i gas circostanti, innescano una reazione a catena di formazione stellare che si estende a tutta la regione nebulare. Solo quando il gas è prossimo ad esaurirsi oa disperdersi i fenomeni di starburst hanno fine. [60]

Gli starburst sono spesso associati alle galassie interagenti o in via di fusione. L'esempio tipo di una galassia a starburst di interazione è la Galassia Sigaro (M82), che sperimentò una forte interazione con la vicina galassia maggiore Galassia di Bode (M81). Le galassie irregolari spesso mostrano i segni di attività starburst. [63]

Nuclei attivi

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Galassia attiva .
Un getto di particelle è emesso dal nucleo della radiogalassia ellittica M87 . Telescopio spaziale Hubble NASA / ESA .

Alcune tra le galassie osservabili sono classificate come galassie attive ; in esse buona parte dell'energia totale, ossia la somma dell'energia delle radiazioni emesse dalle singole stelle, dalle polveri e dal mezzo interstellare, è emessa verso l'esterno lungo un doppio getto che si diparte dal nucleo galattico.

Il modello standard sviluppato dagli astrofisici per spiegare il comportamento di una galassia attiva prevede un vasto disco di accrescimento che si forma attorno ad un buco nero supermassiccio nella parte centrale del nucleo galattico. La radiazione emessa da una galassia attiva è il risultato dell' energia potenziale gravitazionale rilasciata dalla materia mentre essa precipita all'interno del buco nero. [64] In circa il 10% delle galassie attive è presente un doppio getto che si estende in direzioni diametralmente opposte dal nucleo ad una velocità simile a quella della luce ( getto relativistico ). Il meccanismo con cui si originano tali getti non è ancora ben compreso. [65]

Le galassie attive sono classificate tramite un modello standard basato sul quantitativo di energia prodotta e sull'angolo di visuale in cui esse si presentano. [65] Le galassie attive che emettono radiazione ad alta energia in forma di raggi X e gamma sono classificate come galassie di Seyfert o quasar , a seconda della loro luminosità. Si ritiene invece che i cosiddetti blazar siano galassie attive con un getto relativistico che punta in direzione della Terra (ossia noi osserviamo uno dei poli della galassia, da cui escono i getti), mentre una radiogalassia è una galassia attiva che emette energia anche alle frequenze radio ei cui lobi di emissione radio sono solitamente ben evidenti.

Legate alle galassie attive sono forse le regioni nucleari a linee di emissione a bassa ionizzazione , la cui emissione è dominata da elementi debolmente ionizzati . [66] Circa un terzo delle galassie vicine a noi avrebbero un nucleo a linee di emissione a bassa ionizzazione. [64] [66] [67]

Evoluzione galattica

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Formazione ed evoluzione galattica .

Gli studi sulla formazione e sull'evoluzione galattica cercano di fornire delle risposte in merito a come le galassie si siano formate e quale sia stato il loro percorso evolutivo durante la storia dell'Universo. Alcune teorie in merito sono ora pienamente accettate, ma in campo astrofisico questo fronte di studio resta ancora aperto.

Formazione

I modelli cosmologici attuali sull'origine e sulle prime fasi dell'Universo si basano sulla teoria del Big Bang . Circa 300.000 anni dopo questo evento, la temperatura del cosmo si abbassò sino a consentire la formazione degli atomi di idrogeno ed elio , in un evento chiamato ricombinazione . Quasi tutto l'idrogeno era neutro (ovvero non ionizzato) e assorbiva la luce, mentre non si era ancora formata nessuna stella; per tale motivo questa fase viene chiamata "età oscura dell'Universo". Fu dalle fluttuazioni di densità (o irregolarità anisotropiche ) di questa materia primordiale che iniziarono ad apparire le prime strutture a grande scala; come risultato, la materia barionica iniziò a condensare con l'alone di materia oscura . [68] Queste strutture primordiali sarebbero poi diventate le galassie che oggi osserviamo.

Immagine ad alta risoluzione del Campo ultra profondo di Hubble , che include galassie di varie età, grandezze, forme e colori. Le più piccole e rosse, circa 100, sono tra le più distanti che siano mai state osservate con un telescopio, esistenti da quando l'Universo aveva circa 800 milioni di anni. [69]

Indizi sulle prime fasi della formazione galattica furono trovati nel 2006 , quando si scoprì che la galassia IOK-1 possedeva un insolitamente alto spostamento verso il rosso ( redshift , in gergo astronomico), calcolato in 6,96, che corrisponde ad un periodo risalente a 750 milioni di anni dopo il Big bang, che ne ha fatto la galassia più remota e antica conosciuta. [70] Mentre alcuni scienziati hanno stabilito che altri oggetti, come Abell 1835 IR1916 , possedevano uno spostamento verso il rosso più elevato, ad indicare che sono osservate in uno stadio antico dell'evoluzione dell'Universo, [71] l'età e la composizione di IOK-1 è stata determinata con maggiore certezza; l'esistenza di queste antiche " protogalassie " suggerisce che esse debbano essersi evolute nella cosiddetta "Età Oscura", ossia l'età dell'Universo in cui gran parte dei fotoni interagivano con gli elettroni ei protoni in una sorta di fluido foto-barionico ( plasma ), "opaco" alla luce. [68]

Il processo di formazione delle galassie è una delle tante questioni ancora aperte in campo astronomico. Le teorie esistenti sono raggruppate in due categorie: top-down e bottom-up . Nelle prime (come nel modello ELS – Eggen–Lynden-Bell–Sandage ), le protogalassie si formano a seguito di un vasto e simultaneo collasso gravitazionale durato circa un milione di anni; [72] secondo le altre teorie (come nel modello SZ – Searle-Zinn ) invece si formarono inizialmente solo gli ammassi globulari e in seguito alcuni di questi corpi iniziarono a crescere fino a formare le galassie più grandi. [73] Le teorie moderne devono essere modificate per tenere conto della probabile presenza degli aloni di materia oscura .

Dopo la formazione e la contrazione delle prime galassie, al loro interno iniziò ad apparire il primo alone di stelle (dette di popolazione III ); queste stelle erano composte da elementi leggeri come idrogeno ed elio in percentuali ancora più elevate rispetto alle stelle attuali, dato che gli elementi pesanti ancora non erano stati sintetizzati, e potrebbero avere avuto una massa notevole, superiore forse a 300 M . [74] Se così fosse, queste stelle avrebbero rapidamente consumato la loro riserva di idrogeno per poi esplodere come supernovae , rilasciando gli elementi più pesanti, prodotti tramite la fusione nucleare ( nucleosintesi stellare ) nel mezzo interstellare . [75] Questa prima generazione di stelle ionizzò l'idrogeno neutro circostante, creando delle bolle di vento stellare in espansione, che sospinge buona parte del gas ancora presente allontanandolo dalla stella. [76]

Fase post formazione

I Zwicky 18 (in basso a sinistra) ha l'aspetto di una galassia di recente formazione. [77] [78] Telescopio spaziale Hubble / NASA / ESA .

Secondo il modello " top-down ", circa un miliardo di anni dopo la formazione delle galassie comparvero le prime strutture tipo: gli ammassi globulari, l'eventuale buco nero supermassiccio ed il bulge (centro) galattico, composto da stelle di popolazione II , povere in metalli . La creazione del buco nero supermassiccio sembra giocare un ruolo fondamentale nell'afflusso di materia che andrà ad accrescere la galassia. [79] Durante questo periodo, all'interno delle galassie si verificò un intenso e diffuso fenomeno di formazione stellare. [80]

Durante i due miliardi di anni seguenti, la materia accumulata si dispose lungo il disco galattico . [81] Una galassia continuerà nel corso della sua esistenza a ricevere materia, principalmente idrogeno ed elio, proveniente dalle nubi ad alta velocità e dalle galassie nane cannibalizzate. [82] Il ciclo della nascita e morte stellare fa lentamente aumentare l'abbondanza di elementi pesanti, che favoriscono la formazione dei pianeti . [83]

L'evoluzione delle galassie può essere interessata da eventi come le interazioni e le collisioni, molto comuni durante le epoche più antiche; la gran parte delle galassie possedeva allora una morfologia peculiare. [84] A causa della grande distanza che intercorre tra le stelle, la quasi totalità dei sistemi stellari nelle galassie in collisione ne risultano indenni. Tuttavia, le forze mareali e gravitazionali in gioco possono creare delle lunghe correnti di stelle e polveri all'esterno delle galassie interessate, correnti note come "code mareali"; esempi di queste strutture possono essere osservate in NGC 4676 [85] o nelle Galassie Antenne . [86]
Uno di questi eventi interesserà molto probabilmente le due galassie principali del Gruppo Locale , la Via Lattea e la Galassia di Andromeda , le quali si stanno avvicinando alla velocità di 130 km/se, a seconda del loro movimento laterale, potrebbero collidere tra circa cinque o sei miliardi di anni. Sebbene la Via Lattea non si sia mai scontrata con galassie grandi come la Galassia di Andromeda, ci sono comunque sempre più evidenze del fatto che la nostra Galassia si sia scontrata in passato (e tuttora stia interagendo) con galassie nane minori. [87]

Interazioni su larga scala come queste sono piuttosto rare; col passare del tempo le collisioni fra due galassie di pari dimensioni diventano sempre meno comuni, poiché la distanza tra le galassie tende generalmente ad aumentare. Molte delle galassie più luminose non hanno subito sostanziali cambiamenti negli ultimi miliardi di anni ed anche il tasso di formazione stellare raggiunse il picco massimo cinque miliardi di anni fa. [88]

Evoluzione futura

Attualmente, gran parte dei fenomeni di formazione stellare avvengono nelle galassie più piccole, nelle quali le nubi molecolari contengono un quantitativo di idrogeno ancora piuttosto elevato. [84] Le galassie spirali, come la Via Lattea, producono nuove generazioni di stelle solo se e dove possiedono dense nubi molecolari di idrogeno interstellare; [89] le galassie ellittiche sono invece di fatto quasi del tutto prive di nubi di gas, ragion per cui il loro tasso di formazione stellare è estremamente basso, se non in certi casi assente. [90] L'afflusso di materia che provoca la formazione stellare, soprattutto dalle galassie cannibalizzate, ha un limite: infatti, una volta che le stelle avranno convertito l'idrogeno disponibile in elementi più pesanti, i fenomeni di formazione di nuove stelle avranno termine. [91]

Gli astrofisici sono propensi a ritenere che i fenomeni di formazione stellare dureranno ancora per circa cento miliardi di anni, dopo i quali l'"era delle stelle" inizierà a declinare, in un periodo compreso fra dieci e cento bilioni di anni (1 bilione = mille miliardi, 10 12 ), quando le stelle più piccole e longeve dell'Universo, le deboli nane rosse , termineranno il loro ciclo vitale. Alla fine dell'era delle stelle, le galassie saranno composte solo da oggetti compatti : nane brune , nane bianche tiepide o fredde (" nane nere ") stelle di neutroni e buchi neri ; è questa la cosiddetta " era degenere dell'Universo ". [92] Alla fine, come risultato della relazione gravitazionale, tutte le stelle potrebbero precipitare all'interno del buco nero supermassiccio centrale, oppure potrebbero essere scagliate nello spazio intergalattico in seguito a collisioni. [91] [92]

Strutture a grande scala

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Struttura a grande scala dell'universo e Gruppi e ammassi di galassie .
Una panoramica del cielo nell' infrarosso vicino rivela la distribuzione delle galassie oltre la Via Lattea . L'immagine deriva dal catalogo 2MASS , che comprende oltre 1,5 milioni di galassie, e dal Point Source Catalog (PSC), che comprende mezzo miliardo di stelle della Via Lattea. Le galassie sono colorate a seconda del loro spostamento verso il rosso (z): le blu sono le più vicine (z < 0,01), le verdi sono quelle ad una distanza media (0,01 < z < 0,04) e le rosse sono le più lontane (0,04 < z < 0,1). [93]

Le osservazioni dello spazio profondo mostrano che le galassie si trovano spesso in associazioni relativamente strette con altre galassie. Le galassie solitarie che non hanno avuto interazioni significative con altre galassie di massa simile negli ultimi miliardi di anni sono molto rare: solo il 5% delle galassie osservate mostra condizioni di vero isolamento. Tuttavia queste formazioni isolate potrebbero aver avuto interazioni ed eventualmente subìto delle fusioni con altre galassie nel passato, e potrebbero anche possedere delle galassie satelliti più piccole. Le galassie isolate, dette talvolta anche galassie di campo , [94] possono produrre stelle ad un tasso più alto del normale, poiché il loro gas non è strappato via dalle interazioni con altre galassie vicine. [95]

In scala maggiore, l'Universo, nel rispetto della legge di Hubble , è in continua espansione, e risulta dall'aumento della distanza tra le singole galassie. Le associazioni galattiche possono superare questa tendenza all'espansione solo in scala locale, attraverso la loro reciproca attrazione gravitazionale. Tali associazioni si formarono nei primi stadi dell'Universo, quando insiemi di materia oscura attrassero assieme le loro rispettive galassie; successivamente i gruppi più vicini si fusero, dando luogo ad ammassi di più grandi dimensioni. Questo processo di fusione tra gruppi di galassie riscaldò il gas intergalattico compreso all'interno dell'ammasso portandolo ad alte temperature, che raggiunsero in certi casi i 30-100 milioni di K . [96] . Questo valore di temperatura non è da considerarsi in termini classici, ma è un valore ottenuto tenendo conto dell' energia cinetica delle particelle, che per altro sono estremamente rarefatte. Circa il 70-80% della massa di un ammasso è formata da materia oscura, di cui il 10-30% va a costituire questo gas ad alta temperatura; il restante 20-30% del totale forma le galassie. [97]

Il Sestetto di Seyfert è un esempio di gruppo di galassie molto compatto. Telescopio spaziale Hubble / NASA / ESA .

La maggior parte delle galassie dell'Universo sono legate gravitazionalmente in strutture gerarchiche di ammassi, che ricalcano la forma di un frattale , contenenti la gran parte della massa barionica dell'Universo. [98] [99] La tipologia più diffusa è l'associazione galattica, costituita da pochi membri. Perché l'associazione si mantenga stabile, ogni galassia membro deve avere una velocità sufficientemente bassa da evitare il proprio allontanamento (vedi Teorema del viriale ); se però l' energia cinetica è troppo bassa, il gruppo potrebbe evolvere in un gruppo con meno galassie, poiché alcune di esse tenderanno a fondersi l'un l'altra. [100]

Le strutture maggiori, che contengono invece diverse migliaia di galassie concentrate in un'area di pochi megaparsec (1Mpc = un milione di parsec), sono chiamate ammassi . Tali strutture sono spesso dominate da una singola galassia ellittica gigante, nota come galassia di ammasso più luminosa , che col tempo disgrega le sue galassie satelliti a causa della sua grande forza di marea , acquistandone la massa. [101]

Gli ammassi e le associazioni, spesso insieme ad alcune galassie singole, sono a loro volta raggruppati in superammassi di galassie , che contengono decine di migliaia di galassie. Al livello dei superammassi le galassie sono disposte all'interno di vaste superfici e filamenti , circondati da vaste aree vuote. [102] Oltre questa scala, l'Universo appare essere isotropico ed omogeneo. [103]

La Via Lattea è membro di un'associazione chiamata Gruppo Locale , un gruppo relativamente piccolo di galassie che ha un diametro di circa un megaparsec. [104] La Via Lattea e la Galassia di Andromeda sono le due galassie più luminose del gruppo, e ne regolano le dinamiche gravitazionali; gli altri membri del gruppo sono galassie nane, spesso satelliti delle due principali. [105] Il Gruppo Locale è a sua volta parte di una struttura di forma sferoidale all'interno del Superammasso della Vergine , una struttura molto vasta di gruppi di galassie che circonda l' Ammasso della Vergine . [106]

Le galassie nella fantascienza

Mappa della Galassia di Guerre stellari .

Nel corso del Novecento , con lo sviluppo degli studi astronomici ea seguito della consapevolezza che l' Universo è in realtà popolato da miliardi di galassie, [9] la fantascienza ha conosciuto una sorta di sviluppo parallelo; le nuove scoperte hanno stimolato la fantasia di scrittori e registi, che hanno creato diverse galassie immaginarie in cui ambientare numerose saghe, guerre galattiche e civiltà aliene. [107]

La più conosciuta delle galassie immaginarie è la Galassia di Guerre stellari . La Galassia di Guerre stellari avrebbe una forma grosso modo spirale, o al più una via intermedia tra la forma spirale e quella ellittica; [108] è popolata da un gran numero di civiltà che parlano, oltre ad una loro propria lingua, anche un idioma comune (il Basic Galattico ). Alcune aree sono inesplorate o di difficile accesso, anche a causa di forti anomalie magnetiche, mentre i bracci esterni e di media distanza sono ben noti e popolati. [108]

Nel film Stargate , una galassia posta in una zona remota dell'Universo, chiamata Galassia di Kalian , contiene un pianeta che può essere raggiunto tramite uno speciale apparecchio a forma di grande anello, noto come stargate ; qui vive una civiltà umana simile a quella egizia , che adora come divinità un essere alieno che si fa chiamare Ra . [109]

Nei vari telefilm che seguono, vengono scoperti tanti sistemi di coordinate diverse per lo stargate, che permettono di raggiungere mondi più o meno distanti dell'Universo. [110] Nella serie Stargate Atlantis , vengono scoperte delle coordinate speciali a 8 simboli (anziché i tradizionali 7) che consentono di raggiungere una lontana galassia posta in direzione della costellazione di Pegaso , dove si trova la città perduta di Atlantide , una grande città ultratecnologica abbandonata da una civiltà primordiale nota come "Gli Antichi ". [110] [111] In realtà, esistono delle differenze nella trama di fondo fra il film e le serie di telefilm: nel corso di questi ultimi infatti il pianeta di Ra viene "portato" nella nostra Galassia, mentre per accedere a galassie esterne alla nostra si specifica che occorre inserire nello stargate 8 simboli anziché 7. [112]

Galleria d'immagini

Note

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Carte celesti

Voci correlate

Generali

Strutture e morfologie

Galassie brillanti o importanti

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