Galassie a spirale

Le galassie a spirale sono tra i tipi di galassie più belli e abbondanti nel cosmo. Quando gli artisti disegnano galassie, le spirali sono ciò che prima visualizzano. Ciò è probabilmente dovuto al fatto che la Via Lattea è una spirale; così come la vicina Galassia di Andromeda. Le loro forme sono il risultato di lunghe attività di evoluzione galattica che gli astronomi stanno ancora cercando di capire.

Caratteristiche delle galassie a spirale

Le galassie a spirale sono caratterizzate dai loro bracci ampi che si estendono dalla regione centrale in uno schema a spirale. Sono suddivise in classi in base a quanto le braccia sono avvolte strettamente, con le braccia più strette classificate come Sa e quelle con le braccia avvolte più liberamente come Sd.

Alcune galassie a spirale hanno una “barra” passante per il centro della quale si estendono i bracci della spirale. Queste sono classificate come spirali barrate e seguono lo stesso modello di sottoclassificazione delle galassie a spirale “normali”, tranne che con i designatori SBa – SBd. La nostra Via Lattea è una spirale barrata, con una spessa “cresta” di stelle, gas e polvere che passa attraverso il nucleo centrale.

Alcune galassie sono classificate come S0. Si tratta di galassie per le quali è impossibile dire se è presente una “barra”.

Molte galassie a spirale hanno ciò che è noto come rigonfiamento galattico. Questo è uno sferoide pieno di stelle e contiene al suo interno un buco nero supermassiccio che lega insieme il resto della galassia.

Di lato, le spirali sembrano dischi piatti con sferoidi centrali. Vediamo molte stelle e nuvole di gas e polvere. Tuttavia, contengono anche qualcos’altro: enormi aloni di materia oscura. Questa “roba” misteriosa è invisibile a qualsiasi esperimento che abbia cercato di osservarla direttamente. La materia oscura gioca un ruolo nelle galassie, che è ancora in fase di determinazione. 

Tipi di stelle

I bracci a spirale di queste galassie sono pieni di molte giovani stelle blu calde e ancora più gas e polvere (in massa). In effetti, il nostro Sole è una specie di stranezza considerando il tipo di azienda che mantiene in questa regione.

All’interno del rigonfiamento centrale delle galassie a spirale con bracci a spirale più sciolti (Sc e Sd) la popolazione di stelle è molto simile a quella dei bracci a spirale, giovani stelle blu calde, ma con una densità molto maggiore.

Nei contratti le galassie a spirale con bracci più stretti (Sa e Sb) tendono ad avere per lo più stelle rosse, fredde e vecchie che contengono pochissimo metallo.

E mentre la stragrande maggioranza delle stelle in queste galassie si trova all’interno del piano dei bracci a spirale o del rigonfiamento, esiste un alone attorno alla galassia. Sebbene questa regione sia dominata dalla materia oscura, ci sono anche stelle molto antiche, di solito con una metallicità molto bassa, che orbitano attorno al piano della galassia in orbite altamente ellittiche.

formazione

La formazione delle caratteristiche del braccio a spirale nelle galassie è principalmente dovuta all’effetto gravitazionale del materiale nella galassia al passaggio delle onde. Ciò presuppone che le pozze di maggiore densità di massa rallentano e formano “braccia” mentre la galassia ruota. Quando il gas e la polvere passano attraverso quei bracci, vengono compressi per formare nuove stelle e le braccia si espandono ulteriormente in densità di massa, migliorando l’effetto. Modelli più recenti hanno tentato di incorporare la materia oscura e altre proprietà di queste galassie in una teoria della formazione più complessa.

Buchi neri supermassicci

Un’altra caratteristica distintiva delle galassie a spirale è la presenza di buchi neri supermassicci nei loro nuclei. Non è noto se tutte le galassie a spirale contengano uno di questi behemoth, ma c’è una montagna di prove indirette che virtualmente tutte queste galassie li conterranno all’interno del rigonfiamento.

Materia Oscura

In realtà sono state le galassie a spirale che per prime hanno suggerito la possibilità della materia oscura. La rotazione galattica è determinata dalle interazioni gravitazionali delle masse presenti all’interno della galassia. Ma le simulazioni al computer delle galassie a spirale hanno mostrato che le velocità di rotazione differivano da quelle osservate.

O la nostra comprensione della relatività generale era viziata o era presente un’altra fonte di massa. Poiché la teoria della relatività è stata testata e verificata praticamente su tutte le scale, finora c’è stata resistenza a sfidarla.

Invece, gli scienziati hanno postulato che esiste una particella non ancora vista che non interagisce con la forza elettromagnetica – e molto probabilmente non la forza forte, e forse nemmeno la forza debole (sebbene alcuni modelli includano quella proprietà) – ma interagisce gravitazionalmente.

Si pensa che le galassie a spirale mantengano un alone di materia oscura; un volume sferico di materia oscura che permea l’intera regione dentro e intorno alla galassia.

La materia oscura deve ancora essere rilevata direttamente, ma ci sono alcune prove osservative indirette della sua esistenza. Nei prossimi due decenni, nuovi esperimenti dovrebbero essere in grado di far luce su questo mistero.

Modificato e aggiornato da Carolyn Collins Petersen.