Cosa c’è al di fuori del nostro sistema solare? Partiamo per un viaggio galattico tra stelle, galassie e ammassi di galassie

Il nostro Sole è una delle 100 miliardi di stelle nella Via Lattea, una galassia a spirale di circa 100.000 anni luce di diametro. Le stelle sono disposte “a girandola” con quattro bracci principali ed il sistema solare è sito in uno di essi, a circa due terzi della distanza dal centro verso l’esterno. Si pensa che la maggior parte delle stelle nella nostra galassia ospitino esopianeti. Finora sono stati scoperti migliaia di questi pianeti extrasolari, con migliaia di altri candidati rilevati e in attesa di conferma. 

Tutte le stelle della Via Lattea orbitano attorno a un buco nero supermassiccio al centro della galassia, che si stima sia quattro milioni di volte più massiccio del nostro Sole. Fortunatamente, è a una distanza di sicurezza dalla Terra, a circa 28.000 anni luce. La nostra galassia è una degli innumerevoli miliardi nell’universo, ognuna con milioni, o più spesso miliardi, di stelle proprie. Chiamiamo la nostra galassia la Via Lattea perché agli antichi sembrava essere una banda di luce lattiginosa, come una strada cosmica, che si estende attraverso il cielo scuro.

La Via Lattea
La Via Lattea. Credit: Stefano Maraggi

La Via Lattea

La Via Lattea sfreccia lungo un’orbita galattica a una velocità media di circa 828.000 km/h. Ci vogliono circa 230 milioni di anni affinché il nostro sistema solare compia una rivoluzione attorno al centro galattico. La Via Lattea fa parte del Gruppo Locale, una regione di circa 10 milioni di anni luce di diametro, costituito da più di 30 galassie legate tra loro gravitazionalmente. A parte la nostra galassia, quella più massiccia in questo gruppo è Andromeda, che si fonderà con la Via Lattea tra circa quattro miliardi di anni.

Andromeda
Ecco la Galassia di Andromeda (M31). Credit: Adam Evans

Gli scienziati che studiano le galassie hanno osservato che le stelle nelle parti esterne orbitano intorno ai centri galattici con la stessa rapidità con cui le stelle si trovano più in là, violando le leggi di gravitazione ben stabilite di Newton. Hanno dedotto che qualcosa di diverso dalle stelle e dalle nuvole di gas e polvere noti per comprendere le galassie fornisce una gravità extra. Hanno calcolato che deve esserci una quantità cinque volte maggiore di questa misteriosa materia oscura, rilevabile solo dalla sua attrazione gravitazionale, rispetto alla materia che già conoscevamo.

Ammassi di galassie

Il Gruppo Locale è solo uno dei tanti, molti ammassi di galassie e si stanno allontanando l’uno dall’altro mentre sempre più spazio si crea tra di essi. Ciò significa che l’universo stesso si sta espandendo. Questa scoperta è ciò che ha portato alla teoria del Big Bang dell’origine dell’Universo. Gli scienziati si aspettavano che l’attrazione gravitazionale di ogni cosa nell’universo avrebbe frenato il tasso di espansione, e alla fine l’espansione si sarebbe fermata o addirittura invertita. Ma negli anni ’90, gli scienziati hanno scoperto che l’espansione sta addirittura accelerando. La forza responsabile di questa sorprendente accelerazione è stata soprannominata energia oscura. Nessuno è sicuro di cosa sia, ma una possibilità è che sia energia contenuta nel vuoto stesso dello spazio.

La distribuzione della Materia oscura
La distribuzione della Materia oscura.
Credit: Tom Abel e Ralf Kaehler ( KIPAC , SLAC ), AMNH

Poiché materia ed energia sono equivalenti (come espresso nella famosa equazione di Einstein, E = MC^2) gli scienziati sono stati in grado di calcolare che qualunque sia l’energia oscura, essa comprende circa il 68% di tutto nell’universo. La materia oscura rappresenta un altro 27%, lasciando solo il cinque percento per protoni, neutroni, elettroni e fotoni, in altre parole, tutto ciò che vediamo e comprendiamo. Gli scienziati calcolano che ci siano almeno 100 miliardi di galassie nell’universo osservabile, ognuna piena di stelle. Su scala molto ampia, formano una struttura, in cui vasti fogli e filamenti di galassie circondano vuoti giganteschi.

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