Morfologia della galassia

Secondo una teoria le galassie durante il corso della loro esistenza subirebbero un cambiamento della loro morfologia passando da una forma più semplice ellittica a una più complessa a spirale. Questa teoria ha avuto la piena conferma o è ancora un'ipotesi? A cosa è dovuto il cambiamento e perché nascono le spirali?

Lorenzo Galli
6 agosto 2002
La risposta alla domanda è negativa. Non solo non si sono trovate prove importanti di un'eventuale evoluzione delle galassie da ellittiche a spirali o altro, ma lo studio delle popolazioni stellari dei vari tipi di galassie sembra anare contro questa teoria, che tende a dare una chiave evoluzionistica di lettura, della classificazione morfologica di Hubble.

Le galassie sono insiemi di miliardi di stelle e di gigantesche nubi di gas e polvere, a distanze enormi l'una dall'altra. Ciascuna costituisce un sistema autogravitante a sé stante che può evolversi sia separatamente dalle altre galassie vicine, sia risentirne anche pesantemente l'influenza, dipendendo il caso dalle reciproche distanze, masse, tipo di attività.

È solo da pochi decenni che si è compreso che cosa siano effettivamente le galassie. Quando gli strumenti di osservazione non erano così potenti come quelli attuali, esse apparivano come piccole regioni luminose dall'aspetto nebuloso, presenti in tutte le direzioni sulla volta celeste.

Le galassie hanno forme, dimensioni e masse molto diverse tra loro. Ci sono galassie giganti, che contengono fino a 10 000 miliardi di stelle, e galassie nane che ne contengono poche centinaia di migliaia. Le galassie spirali, chiamate così per la loro morfologia, hanno diametri medi intorno ai 70 000 anni luce, ma ve ne sono alcune con diametri di 300 000 anni luce e masse pari a circa 2 000 miliardi di volte quella del Sole. Un'altra tipologia di galassie è quella delle ellittiche, definita sempre in base alle loro caratteristiche morfologiche. Tra queste è facile trovarne di ancora più grandi, con dimensioni di oltre 300 000 anni luce e masse fino a 10 000 miliardi di volte la massa del Sole. Sempre di quest'ultimo tipo morfologico fanno parte le galassie nane, che hanno dimensioni di appena 5 000 anni luce e masse di solo pochi milioni di volte quella del Sole.

Le galassie hanno infatti forme e caratteristiche diverse e vengono classificate in tre grandi categorie: le galassie a spirale, quelle ellittiche e quelle irregolari. Le galassie ellittiche hanno la forma di un ellissoide più o meno schiacciato, sono molto povere di gas e possiedono quasi solo stelle vecchie. Le galassie ellittiche vengono indicate con la lettera E, seguita da un numero da 0 a 7, che indica il minore o maggiore grado di schiacciamento (le E0 sono le più sferoidali, le E7 le più schiacciate). In questo tipo di galassie non si formano più stelle, non essendoci più gas disponibile. Le galassie spirali hanno la forma di un disco, in rotazione attorno al proprio asse, con dei bracci a spirale che si dipartono da un nucleo centrale e lo avvolgono; sono ricche di gas e i bracci contengono stelle giovani, mentre il nucleo contiene stelle più vecchie. Le spirali vengono designate con la lettera S, seguita da una lettera (a, b o c) a seconda dell'importanza dei bracci. Di questo tipo di galassie fanno parte anche le spirali barrate, che si indicano con la notazione SB seguita dalle lettere a, b oppure c. Esse sono identiche alle precedenti, salvo per il fatto che le braccia partono dalle estremità di una barra di stelle e gas che attraversa diametralmente il nucleo della galassia, anziché direttamente da questo. Le SB rappresentano circa il 30% del totale delle spirali. Nelle galassie spirali si formano tuttora stelle, in modo più o meno intenso. Le galassie irregolari hanno una forma non ben definita, sono ricche di gas, polvere e stelle giovani. Esse si dividono a loro volta in due sottoclassi, le Irr I (irregolari del primo tipo) quando è possibile risolverle in stelle, e le Irr II (irregolari del secondo tipo) in caso contrario. In questo tipo di galassie la formazione di stelle è molto intensa. Della classificazione fanno parte anche le cosiddette"galassie lenticolari " o S0, un tipo di galassia che sta a metà tra una spirale e un'ellittica. Le S0 hanno una forma schiacciata, a disco, ma non presentano i caratteristici bracci delle spirali.

Questa classificazione, oggi nota come classificazione standard o diagramma a diapason, venne meglio definita dallo stesso Edwin Hubble nel 1936 e prende anche il nome di sequenza di Hubble. La sequenza di Hubble è basata solo sull'aspetto esteriore delle galassie e tuttavia resiste da circa 70 anni e, con alcune migliorie, è tuttora in uso in quanto racchiude alcune caratteristiche fisiche significative. Il numero re lativo di stelle blu brillanti e il contenuto di gas aumentano costantemente lungo la sequenza passando dai tipi E ed SO, ai tipi S ed Irr I. Escludendo le irregolari, aumenta anche la velocità di rotazione attorno al proprio asse delle galassie. La sequenza sembra pertanto essere di tipo continuo, e tuttavia vi sono forti indizi per pensare che il concetto di Hubble di un'evoluzione lungo la sequenza, sia totalmente errato. Le varie galassie non evolvono da un tipo all'altro insomma, ma si formano con una propria morfologia tipica, dettata dalle condizioni ambientali, e la mantengono nel tempo, a meno di interazioni di tipo esterno; nonostante ciò, tuttora è in uso per le galassie E ed SO la dizione "primi tipi" (early), per le S ed Irr quella "ultimitipi" (late).
Dopo la morte di Hubble, nel 1953, il suo lavoro fu completato da altri astronomi: Allan Sandage, già suo allievo, il francese Gerard de Vaucouleurs e l'olandese Sidney Van der Bergh, che introdusse le classi di luminosità per le galassie a spirale.

Leopoldo Benacchio Istituto Nazionale di Astrofisica, Osservatorio astronomico di Padova

© Copyright SISSA - Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati - Trieste (Italy) - 2001-2011