DESCRIZIONE GENERALE

L'Universo è caratterizzato da molti oggetti, principalmente galassie e nubi di polvere oscura ma anche da elementi abbastanza misteriosi come i quasar ed i buchi neri. La Via Lattea è solamente una delle decine di miliardi di galassie che popolano l'Universo e non è nemmeno la più grande, in quanto superata dalla galassia in Andromeda. Per la maggior parte, le galassie appartengono ad ammassi che possono essere costituiti anche da diverse migliaia di galassie. Come già accennato nella parte dedicata a lei dedicata, anche la nostra Galassia appartiene ad un piccolo ammasso, detto Gruppo Locale, del quale fanno parte circa 30 galassie. Tra di esse le più importanti sono M31 ( la galassia in Andromeda ) e M33 ( situata nella costellazione del Triangolo ). Entrambe sono, come la Via Lattea, galassie che presentano una forma spiraleggiante.
L'ammasso di galassie più cospicuo e più vicino al Gruppo Locale si trova nella costellazione della Vergine. Esso contiene circa 3000 galassie che distano in media da noi circa 65 milioni di anni-luce.

LE GALASSIE

Le galassie vengono classificate dagli astronomi in tre categorie principali: ellittiche, spirali e spirali barrate. Le galassie ellittiche presentano una forma che va da quella quasi perfettamente sferica ( che sono classificate con la sigla E0 ) fino ad una molto appiattita ( dette E7 ). Le galassie più grandi e più piccole dell'Universo appartengono a questa categoria. Galassie supergiganti, in grado di ospitare fino a centinaia di miliardi di stelle, sono le più luminose che si conoscano. Un tipico esempio è M87, situata nel ricco Ammasso della Vergine. All'estremo inferiore della scala, le galassie ellittiche nane assomigliano parecchio a grandi ammassi globulari e la loro debole luminosità ne rende difficile l'osservazione.
Le galassie spirali ( tipo S ) hanno bracci che si dipartono e si svolgono da una regione centrale molto più densa ed avente la forma di una palla. Di solito i bracci sono due, ma possono essercene anche di più.
Nelle spirali barrate ( tipo SB ) i bracci emergono dalle estremità di una barra di stelle che attraversa il centro della galassia. Entrambi i tipi precedenti ( spirali e spirali barrati ) vengono ulteriormente classificati in funzione della maggior o minor distanza tra i vari bracci delle spirali. I tipi Sa e SBa hanno i bracci avvolti più strettamente, mentre i tipi Sc e SBc presentano una minor vicinanza tra i bracci. La Via Lattea risulta essere a metà strada tra i tipi Sb s Sc, mentre M31 è di tipo Sb.
Oltre ai tre precedenti tipi esiste una ulteriore categoria, quella delle galassie irregolari, che comprende tutte quelle galassie che non hanno una forma ben definita, come ad esempio le Nubi di Magellano.
Essendo oggetti assai poco luminosi, le galassie devono essere osservate in zone ove il cielo sia particolarmente buio e durante notti limpide. Postazioni vicine alle luci dei paesi e delle città sono quindi non molto adatte per l'osservazione di questi oggetti. Per l'osservazione occorre utilizzare dei bassi ingrandimenti, al fine di aumentare il contrasto tra la galassia con lo sfondo del cielo. Il nucleo sarà visibile come una puntino simile ad una stella, circondato dall'alone nebuloso del resto della galassia. Non ci si deve invece aspettare di poter osservare i bracci delle galassie in modo chiaro, in quanto essi risultano essere ben definiti solo nelle fotografie a lunga esposizione. Inoltre, per ragioni prospettiche, galassie di tipo a spirale possono presentarsi di taglio ( cioè viste di profilo ), dando la falsa impressione di essere ellittiche.

GALASSIE PARTICOLARI

All'interno delle galassie accadono spesso fenomeni particolari. Certe galassie, ad esempio, emettono enormi quantità di energia sottoforma di radiazione nella banda delle radiofrequenze e per tale motivo esse vengono comunemente definite radiogalassie. Tra di esse le più conosciute sono M87 ( nella Vergine ) e NGC 5120 ( nel Centauro ).
Altre galassie poi hanno un nucleo straordinariamente luminoso e sono note agli astronomi col nome di Galassie di Seyfert, in quanto fu l'astronomo Carl Seyfert nel 1943 a richiamare l'attenzione su di loro. M77, situata nella costellazione della Balena, è la Galassia di Seyfert più famosa e brillante.

I QUASAR

Però, gli oggetti più misteriosi ed affascinanti dell'Universo sono senz'altro i quasar, che emettono una quantità di energia pari a quella emessa da centinaia di galassie normali da un'area inferiore ad un anno-luce di diametro. Malgrado le loro eccezionali peculiarità, da un punto di vista prettamente visuale sono oggetti assai poco interessanti, anche perchè la loro distanza è immensa: non meno di qualche miliardo di anni-luce da noi !
L'oggetto più famoso di questo tipo è 3C273, situato anch'esso nella costellazione della Vergine ed appare come un'insignificante stellina di 13.ma magnitudine. Esso dista 2,6 miliardi di anni-luce dalla Terra ed è una intensa sorgente di raggi X. Del resto tutti i quasar sono tra le più potenti sorgenti di raggi di questo tipo di tutto l'Universo. 3C273 ha uno spostamento verso il rosso, il cui significato è spiegato nel successivo paragrafo, eccezionale: 44000 chilometri al secondo ! Inoltre il quasar 3C273 ci appare dello splendore che avrebbe una stella simile al Sole situata a 1300 anni-luce di distanza. Però il quasar ha una distanza due milioni di volte più grande e ciò significa che la sua luminosità intrinseca sia pari a 4000 miliardi di volte quella del Sole. Va detto anche che esistono quasar perfino più brillanti e compatti di 3C273.
La maggior parte degli scienziati ritiene che i quasar siano i centri attivi di galassie così distanti che le loro regioni esterne sono invisibili. Le radiogalassie, le Galassie di Seyfert ed i quasar sono con grande probabilità imparentati tra di loro. Per la loro grande distanza si pensa che questi oggetti siano nati agli albori dell'Universo. Secondo una teoria inoltre, la loro imponente centrale di energia potrebbe essere un buco nero, che inghiotte stelle e gas della galassia circostante.

LO SPOSTAMENTO VERSO IL ROSSO

Nel 1929, l'astronomo americano Edwin Hubble scoprì che le galassie si stanno allontanando l'una dall'altra, come se l'Universo si stesse espandendo in tutte le direzioni allo stesso modo di un pallone mentre viene gonfiato. Tuttavia, gli ammassi di galassie come il nostro Gruppo Locale non si stanno affatto espandendo, in quanto sono tenuti assieme dalla reciproca forza di attrazione gravitazionale. La scoperta di Hubble derivò da uno studio effettuato sullo spettro della luce di ogni galassia. Egli notò che, man mano che i giorni passavano, la lunghezza d'onda della luce proveniente dalle galassie tendeva ad aumentare spostandosi verso quel colore, il rosso, che è quello che ha il maggior valore di lunghezza d'onda. Proprio per questo motivo si è deciso di dare a questo fenomeno il nome "spostamento verso il rosso". Va subito detto però che tutto ciò non fa sì che le galassie appaiono visibilmente più rosse.
Hubble scoprì che lo spostamento verso il rosso di una galassia è legato da diretta proporzionalità con la distanza, cosicchè le galassie più lontane presentano il maggior spostamento verso il rosso. Di conseguenza, una misura di questo parametro permette agli scienziati di conoscere la distanza degli oggetti del cosmo più lontani da noi. I quasar, per esempio, hanno un così elevato spostamento verso il rosso da risultare di gran lunga gli oggetti visibili più distanti dalla Terra: fino a 15 miliardi di anni-luce. E' superfluo dire che se essi si trovassero a distante notevolmente inferiori da noi, sarebbero tra gli oggetti più splendenti del firmamento.

I BUCHI NERI

Altri oggetti molto interessanti dei quali si ipotizza l'esistenza, che non è possibile provare per via fotografica in virtù delle loro caratteristiche, sono i buchi neri. La vita di una stella è una perenne ricerca di uno stato di equilibrio tra la pressione verso l'esterno del suo gas reso estremamente caldo dalle reazioni nucleari al suo interno e tra l'attrazione gravitazionale dei suoi stessi elementi. Quando una stella esaurisce il proprio combustibile nucleare, tale equilibrio viene a mancare e dunque l'astro si contrae e si raffredda. Se la massa è sufficientemente piccola, esso riesce a trovare un'altra situazione di equilibrio, nota come stadio di nana bianca. Esiste però un limite superiore per la massa delle nane bianche pari a circa 1,4 masse solari. Al di sopra di questo valore nulla si può opporre all'attrazione gravitazonale. L'ulteriore contrazione di una nana bianca dà origine ad un oggetto ancora più compatto, più denso e che ruota molto più velocemente: una stella di neutroni. Anche per tali tipi di stelle esiste un limite per la massa sostenibile, che vale circa 2-3 masse solari. Se si cerca di comprimere ulteriormente una stella di neutroni, non esiste nessuno stato della materia che risulta essere in grado di opporsi all'attrazione gravitazionale. La teoria dell'evoluzione delle stelle prevede quindi che una stella molto massiccia debba alla fine della sua vita soccombere al suo stesso campo gravitazionale, dando origine ad un buco nero.
In simili condizioni, il campo gravitazionale diventa così intenso e la deflessione della luce così accentuata che la sua stessa luce ( e quindi nessuna altra cosa ) riesce ad allontanarsi. Si crea in tal modo una regione dello spazio-tempo dalla quale non è possibile fuggire. Il confine di un buco nero è noto come orizzonte degli eventi.
Si ricorda che in seguito all'esplosione di una supernova si generano le stelle di neutroni, dette anche pulsar in quanto emettono segnali pulsanti con periodo ben definito.

EVOLUZIONE

Siccome è stato provato che l'Universo è attualmente in espansione, è logico dedurre che una volta esso era più piccolo e più denso di quanto non lo sia adesso. Secondo la teoria più comunemente accettata, l'Universo era originariamente una sorta di bolla compressa e molto densa che, per ragioni sconoscite, esplose in un cataclisma noto come big bang. Le galassie sono i frammenti di tale colossale esplosione, che continuano ancora ad allontanarsi. Sulla base delle attuali conoscenze, è assai probabile che l'Universo continuerà ad espandersi per sempre, anche se non mancano studiosi che pensano che un simile fenomeno di espansione sia destinato gradualmente ad estinguersi. Dopodichè si potrebbero percorrere due vie: quella dell'Universo stazionario in cui non esistono nè espansioni nè contrazioni, oppure quella forse più suggestiva che prevede una inversione di tendenza ( al termine della fase di espansione inizierebbe una fase di contrazione, quindi di avvicinamento, tra le galassie ). E' impossibile inoltre sapere che cosa potrebbe accadere nel momento in cui le galassie potrebbero essere così vicine da riproporre la condizione che diede origine al big bang.
Secondo le migliori stime, il big bang avvenne da 10 a 20 miliardi di anni fa e non è possibile dire tutto quello che accadde, se accadde, prima di tale fenomeno.

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