GALASSIE A SPIRALE: CARATTERISTICHE E TIPI - ARTE - 2025

Una galassia a spirale è un monumentale ammasso di stelle a forma di disco con bracci a spirale, che assomigliano alla forma di una girandola. La forma dei bracci varia molto, ma in generale si distingue nettamente un centro condensato circondato da un disco da cui spuntano le spirali.

Quasi il 60% delle galassie oggi conosciute sono spirali con le seguenti strutture caratteristiche: rigonfiamento centrale o rigonfiamento galattico, disco, bracci a spirale e alone.

Figura 1. Galassia girandola nella costellazione dell'Orsa Maggiore situata a 21 milioni di anni luce dalla Terra. Fonte: Wikimedia Commons. ESA / Hubble.

Sono galassie di straordinaria bellezza che possono essere collocate in costellazioni come l'Eridano. Tutti codificati grazie al lavoro dell'astronomo Edwin Hubble (1889-1953).

caratteristiche

Due terzi delle galassie a spirale hanno una barra centrale, che costituisce un sottotipo chiamato galassie a spirale barrate, per differenziarle dalle galassie a spirale semplici. Hanno solo due spirali che escono dalla barra e si avvolgono nella stessa direzione. La nostra Via Lattea è un esempio di galassia a spirale barrata, sebbene non possiamo osservarla dalla nostra posizione.

Il rigonfiamento centrale è di colore rossastro, dovuto alla presenza di stelle più vecchie. C'è poco gas nel nucleo stesso e di solito si trova un buco nero al centro.

Il disco da parte sua è bluastro e ricco di gas e polvere, con la presenza di stelle giovani e più calde che orbitano in percorsi quasi circolari attorno al nucleo galattico, ma più lentamente di quelle del nucleo.

Per quanto riguarda le spirali, ne esistono di una grande varietà, da quelle che si avvolgono strettamente attorno al rigonfiamento centrale o le braccia disposte più apertamente su di esso. Si distinguono per il gran numero di stelle calde, blu e giovani che contengono.

Esistono diverse teorie sul motivo per cui si formano, di cui parleremo più avanti.

Infine, c'è un alone sferico che circonda l'intero disco, povero di gas e polvere, in cui le stelle più antiche sono raggruppate in ammassi globulari, enormi gruppi con migliaia e persino milioni di stelle che si muovono ad alta velocità.

Tipi di galassie a spirale

Per classificare le galassie in base alla loro morfologia (aspetto visto dalla Terra) viene utilizzato il diapason creato da Edwin Hubble nel 1936. Questa classificazione è stata successivamente modificata da altri astronomi aggiungendo sottotipi e numeri alla notazione originale.

La lettera di Hubble ha codificato le galassie in questo modo: E per galassie ellittiche, SO per galassie di forma lenticolare e S per spirali.

In seguito sono state aggiunte altre due categorie per includere galassie spirale sbarrate SB e galassie la cui forma non segue uno schema e sono irregolari: Irr. Circa il 90% di tutte le galassie osservate sono ellittiche oa spirale. Solo il 10% è nella categoria Irr.

Figura 2. Diagramma del diapason delle galassie. Fonte: Wikimedia Commons. L'autore del caricamento originale era Cosmo0 su Wikipedia in inglese (testo originale: nessuno fornito).

Hubble credeva che le galassie iniziassero la loro vita come strutture sferiche di tipo E0 e poi sviluppassero bracci e diventassero galassie a spirale che sarebbero finite per essere irregolari.

Tuttavia, è dimostrato che non è così. Le galassie ellittiche hanno un movimento rotatorio molto più lento che non le farà appiattire e genererà spirali.

Sulle braccia del diapason di Hubble ci sono le galassie a spirale: S per spirali normali e SB per spirali barrate. Le lettere minuscole indicano i sottotipi: "a" indica che le spire sono strettamente chiuse attorno al nucleo, mentre "c" viene utilizzato quando sono più sciolte. Anche la proporzione di gas aumenta di conseguenza.

La Via Lattea è di tipo SBb, con il Sole in uno dei bracci a spirale: il braccio di Orione, così chiamato perché in esso si trovano anche le stelle di questa costellazione, una delle più suggestive viste dalla Terra.

Teorie sull'origine delle spirali

L'origine dei bracci a spirale non è ancora nota con certezza, tuttavia ci sono diverse teorie che tentano di spiegarli. Per cominciare, gli astronomi hanno presto osservato che diverse strutture in una galassia a spirale ruotano a velocità diverse. Questo è noto come rotazione differenziale ed è una caratteristica di questi tipi di galassie.

L'interno del disco delle galassie a spirale ruota molto più velocemente dell'esterno, mentre l'alone non ruota. Per questo motivo, all'inizio si credeva che questa fosse la causa della comparsa delle spirali e non solo questo, è anche l'evidenza dell'esistenza della materia oscura.

Tuttavia, se così fosse, le spirali sarebbero di breve durata (in termini astronomici ovviamente), perché finirebbero per avvolgersi su se stesse e scomparire.

Onde di densità e auto-propagazione delle stelle

Una teoria più accettata per spiegare l'esistenza delle spirali è quella delle onde di densità. Questa teoria, creata dall'astronomo svedese Bertil Lindblad (1895-1965) postula che la materia subisca variazioni nella sua concentrazione, che, come il suono, può propagarsi nell'ambiente galattico.

In questo modo, vengono create aree con maggiore concentrazione, come spirali, e altre con meno, che sarebbero gli spazi tra di loro. Ma queste aree hanno una durata limitata, quindi le braccia possono muoversi anche se la loro forma persiste nel tempo.

Questo spiega perché le spirali sono regioni molto attive in termini di produzione stellare. Lì il gas e la polvere sono più concentrati, quindi la gravità interviene in modo che la materia si aggreghi formando protostelle, che daranno origine a stelle giovani e massicce.

L'altra teoria che cerca di spiegare le spirali è quella dell'auto-propagazione. Le enormi stelle blu nei bracci a spirale sono note per essere di breve durata rispetto alle stelle più fredde e rosse nel nucleo.

I primi di solito finiscono la loro vita in gigantesche esplosioni di supernova, ma il materiale può essere riciclato in nuove stelle nello stesso posto delle precedenti: i bracci a spirale.

Questo spiegherebbe la persistenza delle braccia, ma non l'origine di esse. Per questo motivo gli astronomi credono piuttosto che siano dovuti a una combinazione di fattori: la stessa rotazione differenziale, l'esistenza di onde di densità, l'autopropagazione delle stelle e le interazioni subite con altre galassie.

Tutte queste circostanze insieme danno origine a diversi tipi di bracci a spirale: sottili e chiaramente delineati o spessi e mal definiti.

Differenze con le galassie ellittiche

La differenza più evidente è che le stelle nelle galassie ellittiche sono distribuite in modo più uniforme che nelle spirali. In questi appaiono concentrati nel disco rossastro e sparsi nei bracci a spirale, di colore bluastro, mentre la distribuzione nelle galassie ellittiche è ovale.

Un'altra caratteristica distintiva è la presenza o l'assenza di gas e polveri interstellari. Nelle galassie ellittiche, la maggior parte della materia si è trasformata in stelle molto tempo fa, quindi hanno poco gas e polvere.

Da parte loro, le galassie a spirale hanno aree in cui il gas e la polvere, che danno origine a nuove stelle, sono abbondanti.

La prossima differenza notevole è il tipo di stelle. Gli astronomi distinguono due popolazioni stellari: popolazione I giovane e popolazione II, stelle più vecchie. Le galassie ellittiche contengono stelle di popolazione II e pochi elementi più pesanti dell'elio.

Al contrario, le galassie a spirale contengono le popolazioni I e II. Nel disco e nelle braccia predomina la popolazione I, più giovane e con alta metallicità. Ciò significa che contengono elementi pesanti, resti di stelle già scomparse, mentre nell'alone si trovano le stelle più antiche.

Questo è il motivo per cui le stelle continuano a formarsi nelle galassie a spirale, mentre nelle galassie ellittiche non lo fanno. Ed è che le galassie ellittiche sono probabilmente il risultato di collisioni tra galassie a spirale e irregolari, durante le quali la maggior parte della polvere cosmica scompare e con essa la possibilità di creare nuove stelle.

Queste collisioni tra galassie sono eventi frequenti, infatti si ritiene che la Via Lattea sia in collisione con piccole galassie satelliti: la galassia nana ellittica Sagittario SagDEG e la galassia nana Canis Major.

Tavola di comparazione

Differenze tra galassie ellittiche e spirale. Fonte: Fanny Zapata.

Esempi di galassie a spirale

Le galassie a spirale abbondano nell'universo. Visti dalla Terra, sono oggetti di straordinaria bellezza per le loro varie forme. Ad esempio, nella costellazione dell'Eridano sono presenti cinque galassie a spirale di diverso tipo, di cui tre barrate. Uno di questi è NGC 1300, mostrato di seguito.

Figura 3. Galassia a spirale barrata NGC 1300 a Erídano. Kevin Gill da Los Angeles, CA, Stati Uniti

La via Lattea

È la galassia che ospita il Sistema Solare in uno dei suoi bracci a spirale. Contiene tra 100 e 400 miliardi di stelle con una dimensione stimata tra 150 e 200 mila anni luce. Fa parte del cosiddetto Gruppo Locale di galassie, insieme ad Andromeda e ad altre 50 galassie, quasi tutte nane.

Andromeda

Conosciuto anche come M31, si trova nella costellazione di Andromeda, vicino a quella di Cassiopea con la sua riconoscibile forma a W. Può essere visto ad occhio nudo o con un buon binocolo nelle notti limpide e senza luna.

Sebbene fosse già apparso nei registri degli antichi astronomi arabi, non si sapeva che fosse una galassia fino all'inizio del XX secolo, grazie alle osservazioni di Edwin Hubble.

Figura 4. La galassia di Andromeda. Fonte: Pixabay.

Si trova a circa 2,5 milioni di anni luce di distanza e ha all'incirca le dimensioni della Via Lattea, anche se si ritiene che sia leggermente più massiccia. Tuttavia, stime recenti indicano che la sua massa è paragonabile a quella della nostra galassia.

Andromeda si sta avvicinando a noi a grande velocità, quindi si prevede che tra circa 4,5 miliardi di anni si scontrerà con la Via Lattea, dando origine a una gigantesca galassia ellittica.

Whirlpool Galaxy

Appare nel catalogo di Messier come oggetto M51 e fu scoperto dallo stesso Charles Messier nel 1773. Si trova nella costellazione Canes Venatici nel cielo boreale, vicino a Bootes e Leo, da dove può essere visto con il binocolo.

Questo maestoso oggetto astronomico ha la forma tipica di una galassia a spirale e si trova a una distanza stimata compresa tra 16 e 27 milioni di anni luce. Ha una galassia compagna chiaramente visibile nelle immagini del telescopio: la galassia NGC 5195.

Figura 5. Whirlpool Galaxy e la sua galassia satellite. Fonte: Wikimedia Commons. NASA, ESA, S. Beckwith (STScI) e The Hubble Heritage Team STScI / AURA)

Riferimenti

1. Carroll, B. An Introduction to Modern Astrophysics. 2 °. Edizione. Pearson.
2. Heras, A. Introduzione Astronomia e astrofisica. Estratto da: antonioheras.com.
3. Oster, L. 1984. Astronomia moderna. Reverté editoriale.
4. Wikipedia. Formazione ed evoluzione delle galassie. Estratto da: es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Galassie a spirale. Estratto da: en.wikipedia.org.