Henrietta Swan Leavitt

Le Galassie, i “Mattoni dell’Universo”: è con questa espressione che si è chiuso l’incontro settimanale presso il planetario "A. Masani" a Marina di Carrara Il termine “galassia” deriva dal greco antico “galaxìas”, che significa "di latte" o "latteo", un riferimento diretto alla Via Lattea, la galassia a cui appartiene il nostro Sistema Solare e la prima ad essere osservata e studiata dagli esseri umani. Già nell'antichità quella striscia luminosa che attraversa il cielo notturno suscitava meraviglia e interrogativi; oggi sappiamo che si tratta di uno dei circa duemila miliardi di sistemi galattici che popolano l'universo osservabile, secondo le stime più recenti. Le galassie sono, a tutti gli effetti, i "mattoni" fondamentali dell'universo: si tratta di enormi agglomerati di stelle, sistemi e ammassi stellari, gas, polveri cosmiche e materia oscura, tenuti insieme dalla forza di gravità. Dentro di esse si trovano di stelle, nebulose, resti di supernova, buchi neri e tutto ciò che compone il cosiddetto mezzo interstellare. Comprendere le galassie significa, in ultima analisi, comprendere la struttura stessa del cosmo. Galassie, i mattoni dell'Universo Che cosa sono le galassie L’incontro settimanale, tenuto presso il planetario comunale "A. Masani" a Marina di Carrara, è stata una valida ed interessante occasione per comprendere “cosa sono le galassie”. Una galassia è un sistema gravitazionalmente legato composto da stelle, gas interstellare, polveri e materia oscura. Le dimensioni variano in maniera straordinaria: dalle “galassie nane”, che possono contenere poche centinaia di milioni di stelle, alle “galassie giganti”, i cui cataloghi stellari raggiungono l'ordine di centomila miliardi di unità. La Via Lattea, con i suoi 200–400 miliardi di stelle distribuiti in un disco del diametro di circa 100.000 anni luce, si colloca in una fascia intermedia tra questi due estremi. Ciò che rende le galassie oggetti di studio particolarmente affascinanti è la loro estrema varietà morfologica. Non esiste un solo "tipo" di galassia: alcune sono piatte e spiraliformi, altre sferiche o ellittiche, altre ancora irregolari e asimmetriche. Questa diversità riflette storie evolutive differenti, condizionate dalla massa iniziale, dall'ambiente circostante, dagli episodi di fusione con altri sistemi e dall'attività del nucleo galattico. La formazione delle galassie Le prime galassie si formarono poche centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang, circa 13,8 miliardi di anni fa. Il modello cosmologico standard, noto come modello Lambda-Cold Dark Matter, prevede che la struttura dell'universo si sia formata per aggregazione progressiva: dapprima piccoli aloni di materia oscura attrassero il gas primordiale di idrogeno ed elio, all'interno dei quali le prime stelle presero vita. Questi protosistemi si fusero poi gradualmente, per formare strutture sempre più grandi, dando origine alle galassie così come le osserviamo oggi. Il processo di formazione stellare all'interno di una galassia è alimentato dal gas interstellare: le nubi molecolari collassano per effetto della gravità, innescando reazioni di fusione nucleare nelle neostelle. Nelle galassie a spirale questo processo è ancora attivo, mentre nelle galassie ellittiche la formazione stellare si è in gran parte esaurita. Un ruolo cruciale è svolto dai “buchi neri supermassicci” presenti nei nuclei galattici. Le interazioni tra il buco nero centrale e il gas circostante possono alimentare fasi di intensa attività (i cosiddetti nuclei galattici attivi), che a loro volta regolano la quantità di gas disponibile per formare nuove stelle, influenzando in modo determinante l'evoluzione della galassia ospite. Storia delle scoperte: da Herschel a Hubble La comprensione moderna delle galassie è il frutto di secoli di osservazione e di intuizioni via via più ardite. Tre figure in particolare meritano di essere ricordate come pilastri di questa storia intellettuale. Charles Messier (1730–1817) Charles Messier (1730–1817) fu il primo a sistematizzare la conoscenza degli oggetti nebulosi visibili nel cielo. Astronomo francese appassionato di caccia alle comete, Messier era spesso disturbato da nebulosità fisse che potevano essere scambiate per le sue prede. Per ovviare al problema, compilò a partire dal 1771 un catalogo degli oggetti non cometari: il celebre “Catalogue des Nébuleuses et des Amas d'Étoiles”, che nella versione definitiva elenca 110 oggetti. Tra questi figurano oggi alcune delle galassie più iconiche, come M31 (la Galassia di Andromeda), M51 (la Galassia Vortice) e M87, la gigantesca galassia ellittica nel cui nucleo è stato fotografato il primo buco nero della storia. Messier non sapeva cosa fossero quegli oggetti, ma il suo catalogo costituì la prima mappa sistematica del cielo profondo. William Herschel (1738–1822) William Herschel (1738–1822) portò l'osservazione delle nebulose a un livello senza precedenti. Astronomo di origine tedesca naturalizzato britannico, costruì telescopi di potenza eccezionale per l'epoca e catalogò oltre 2.500 oggetti celesti, molti dei quali sono galassie. Herschel propose l'idea rivoluzionaria che la Via Lattea fosse un sistema stellare di forma discoidale, e avanzò l'ipotesi che alcune nebulose potessero essere "universi isola", sistemi stellari analoghi alla nostra galassia ma enormemente distanti. Sebbene non disponesse degli strumenti per verificarlo, la sua intuizione anticipò di oltre un secolo la conferma sperimentale. William Parsons William Parsons, terzo conte di Rosse (1800–1867), realizzò nel 1845 il telescopio a riflessione più grande del mondo al suo tempo: il cosiddetto “Leviathan of Parsonstown”, uno strumento da 182 centimetri di diametro collocato nel castello di Birr, in Irlanda. Con esso Parsons riuscì a risolvere per la prima volta la struttura a spirale di alcune nebulose, tra cui M51. I suoi disegni delle galassie a spirale sono considerati dei capolavori della storia dell'astronomia osservativa e anticiparono le fotografie che sarebbero arrivate decenni dopo. Anche Parsons non poteva sapere se quelle nebulose fossero all'interno o all'esterno della Via Lattea: la questione sarebbe rimasta aperta ancora a lungo. Edwin Hubble Il nodo gordiano fu infine reciso da Edwin Hubble (1889–1953), che nella prima metà del Novecento trasformò radicalmente la nostra visione dell'universo. Utilizzando il telescopio Hooker da 254 centimetri sul Monte Wilson, in California, Hubble riuscì nel 1923 a risolvere singole stelle nella galassia di Andromeda (M31), identificando tra esse alcune stelle variabili di tipo Cefeide. Grazie alla relazione periodo-luminosità di queste stelle, nota fin dai lavori di Henrietta Swan Leavitt, Hubble poté misurare la distanza di M31, dimostrando che si trovava ben al di là dei confini della Via Lattea. La "grande controversia" sulla natura delle nebulose a spirale era risolta: esse erano galassie esterne, "universi isola" così come Herschel aveva intuito. Ma Hubble non si fermò qui. Analizzando gli spettri di numerose galassie, osservò che quasi tutte mostravano uno spostamento verso il rosso proporzionale alla loro distanza: le galassie più lontane si allontanavano più velocemente. Formulò nel 1929 la legge che porta il suo nome, gettando le basi osservative per la teoria del Big Bang e la cosmologia espansiva moderna. Edwin Hubble e la galassia di Andromeda. Credit: NASA Morfologia galattica La classificazione morfologica delle galassie deve molto proprio a Hubble, che nel 1926 propose il cosiddetto "diagramma a diapason". Secondo questo schema, le galassie si dividono in tre grandi famiglie: Galassie ellittiche (E): strutture tridimensionali con profilo ellissoidale, prive di bracci a spirale e con scarso gas interstellare. Sono classificate da E0 (quasi sferiche) a E7 (fortemente allungate). Contengono prevalentemente stelle vecchie e poca polvere, il che le rende rosse-giallastre nella loro luce integrata. Le galassie ellittiche giganti, come M87, sono tra gli oggetti più massicci dell'universo conosciuto. Galassie a spirale (S): strutture discoidali con un rigonfiamento centrale (bulge) e bracci spirali avvolti intorno ad esso. I bracci sono ricchi di gas e polveri, sedi attive di formazione stellare, e ospitano stelle giovani e brillanti di tipo spettrale OB. Le galassie a spirale si suddividono in normali (Sa, Sb, Sc) e barrate (SBa, SBb, SBc), a seconda della presenza o meno di una struttura a barra che attraversa il nucleo. La Via Lattea è classificata come una spirale barrata (SBbc). La galassia di Andromeda (M31) è l'esempio più vicino di spirale normale. Galassie irregolari (Irr): sistemi che non rientrano nelle categorie precedenti, privi di simmetria evidente. Spesso si tratta di galassie nane o di sistemi che hanno subito interazioni gravitazionali con galassie vicine. Le Nubi di Magellano, satelliti della Via Lattea visibili dall'emisfero australe, sono i più noti esempi di galassie irregolari. Esiste inoltre una categoria intermedia, le galassie lenticolari (S0), che combinano la morfologia discoidale delle spirali con la scarsità di gas e la popolazione stellare anziana delle ellittiche. La velocità di rotazione delle galassie spirali (come la M77 riportata qui) è solo uno dei modi in cui la materia oscura si rivela (Credit: NASA/ESA) Riflessioni conclusive Le galassie sono molto più di semplici agglomerati di stelle: sono i contenitori della storia cosmica, i laboratori in cui la materia si organizza in strutture complesse, le unità fondamentali della grande architettura dell'universo. Dalla Via Lattea osservata dai Greci, ai cataloghi di Messier e Herschel, alle spirali disegnate da Parsons, fino alla rivoluzione hubbleana e alle immagini straordinarie del Telescopio Spaziale Hubble, che ha rivelato galassie a miliardi di anni luce di distanza con una nitidezza mai vista prima, la storia della comprensione delle galassie è anche la storia dell'ambizione umana di misurare, classificare e infine comprendere il cosmo nella sua totalità. Fonti: Convegno del 22 maggio 2026 presso https://www.astrofilimassesi.it/index.php/it/

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