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livello elementare
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ARGOMENTO: ASTRONOMIA
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: ASTROFISICA
parole chiave: Galassie, movimento, gravità
Uno dei misteri più grandi dell’Universo è la ancora controversa teoria della cosmologia dei buchi neri. Se l’universo fosse nato in rotazione, potremmo pensare che il Big Bang non sarebbe nato dal nulla ma dal collasso di una stella o di un buco nero in un universo ancora più antico. L’orizzonte degli eventi di quel buco nero potrebbe essere quindi il confine del nostro universo.
Secondo alcuni studi la forma e la rotazione delle galassie potrebbero ancora mostrare segni di questa spinta iniziale; un’idea quasi folle che sfida il pensiero convenzionale. Ma se le galassie nel cosmo seguissero una rotazione costante, l’ipotesi potrebbe non essere così improbabile. Se l’universo avesse una direzione di rotazione preferita significherebbe che le leggi che governano il cosmo potrebbero non essere così neutrali come pensavamo. Di fatto, non sappiamo se esista ancora una traccia del movimento primordiale, ma galassie, stelle, pianeti, lune ruotano attorno ad un centro di massa guidate dalla forza di gravità. Dopo il Big Bang, zone dello spazio in cui la densità era più elevata della media incominciarono ad attirare, per gravità, il pulviscolo circostante. Se originariamente il pulviscolo fosse stato immobile, il problema sarebbe stato presto risolto, perché le particelle di materia sarebbero “cadute” nella zona più densa per effetto della gravità e lì si sarebbero fermate. Invece, tali particelle si sono mosse in ogni direzione, ed i loro movimenti si sommarono con la forza gravitazionale esercitata dalle zone centrali attorno alle quali polveri e gas presero a ruotare a causa degli urti reciproci. A poco a poco, la nube di polveri e gas si appiattì in un disco – a causa della forza centrifuga più elevata all’“equatore” della nube – per condensarsi in uno o più corpi solidi.
Se ci pensiamo lo stesso schema vale, anche se su scale diverse, nella formazione di galassie, stelle e pianeti. Due corpi vicini nello spazio ruotano l’uno intorno all’altro perché possiedono un momento angolare iniziale e si attraggono con la forza di gravità. Un oggetto che si muove in linea retta nello spazio prima o poi entrerà in collisione con un altro e quindi colpirà qualcosa a sua volta. Dato che è praticamente impossibile che venga colpito al centro gli urti genereranno dei momenti di rotazione. Questo movimento di rotazione (spin) è quindi onnipresente nel cosmo, generato semplicemente dalla conservazione del momento angolare. Un semplice esempio: quando due pattinatori si avvicinano e intrecciano le braccia, se si collegano con il braccio destro iniziano a ruotare in senso orario; se si collegano con il braccio sinistro gireranno in senso antiorario. Lo stesso accade con due stelle che si avvicinano, la gravità – insieme ad altri effetti – potrebbe causare la loro cattura reciproca.
Tornando all’universo, la materia presente intorno alle stelle può formare pianeti ed altri oggetti che condividono il momento angolare originale, probabilmente ruotando con un asse lungo la sua direzione originale. Questo è un processo casuale, quindi non ci aspetteremmo che l’universo nel suo insieme abbia un momento angolare definito, a meno che non lo avesse originariamente. Gli astrofisici credono che l’universo sia nato circa 13,8 miliardi di anni fa a seguito del Big Bang, espandendosi rapidamente nell’universo che vediamo oggi. Noi siamo confinati all’interno di questo universo per cui non possiamo vedere cosa c’è fuori di esso. Secondo alcuni astrofisici, se l’universo fosse nato con una rotazione iniziale, a seguito del Big Bang, la turbolenza avrebbe causato la dissipazione del momento angolare iniziale tra oggetti sempre più piccoli. In altre parole, se così fosse non ci aspetteremmo che l’universo nel suo insieme continui a ruotare. Invece, sembrerebbe che le galassie “ricordino” il momento angolare primordiale e mostrino ancora una preferenza a ruotare attorno all’asse di spin primitivo. Questo è quel che accade nelle galassie a spirale. In effetti, ci sono prove significative che queste galassie mostrino una direzione di rotazione preferita attorno a un asse vicino al polo nord della nostra Via Lattea. Secondo le osservazioni, circa il 10% in più delle galassie a spirale sono a spirale sinistrorsa, come la nostra.
Questo è il più grande mosaico fotografico mai realizzato dal Telescopio Spaziale Hubble. L’obiettivo è la vasta galassia di Andromeda, che dista solo 2,5 milioni di anni luce dalla Terra, rendendola la galassia più vicina alla nostra Via Lattea. Andromeda è vista quasi frontalmente, inclinata di 77 gradi rispetto alla vista terrestre. La galassia è così grande che il mosaico è assemblato da circa 600 campi visivi separati e sovrapposti scattati in 10 anni di osservazione da Hubble—una sfida da cucire su un’area così vasta. L’immagine a mosaico è composta da almeno 2,5 miliardi di pixel. Hubble risolve circa 200 milioni di stelle più calde del nostro Sole, ma comunque una frazione della popolazione stellare stimata totale della galassia. Regioni interessanti includono: (a) Ammassi di stelle blu brillante incastonate nella galassia, galassie di fondo viste molto più lontane e bombardamenti fotografici da parte di un paio di stelle in primo piano luminose che in realtà si trovano all’interno della nostra Via Lattea; (b) NGC 206, la nube stellare più evidente di Andromeda; (c) Un giovane ammasso di stelle blu neonate; (d) La galassia satellitare M32, che potrebbe essere il nucleo residuo di una galassia che un tempo si scontrò con Andromeda; (e) Corsie di polvere scure attraversano innumere stelle. NASA, ESA, Benjamin F. Williams (UWashington), Zhuo Chen (UWashington), L. Clifton Johnson (Northwestern); Elaborazione immagini: Joseph DePasquale (STScI)
Nel 1924 Edwin Hubble misurò la distanza di alcune di quelle che al tempo venivano chiamate nebulose a spirale e scoprì che la Nebulosa di Andromeda (M31), la Nebulosa Triangolo (M33) e altre, erano troppo lontane per essere corpi celesti situati all’interno della Via Lattea, dimostrando così che l’universo era molto più grande di quanto si pensasse. Ma una delle cose che stupì ancor di più fu il capire che quelle spirali, oltre a essere galassie, si stavano anche allontanando da noi. Tutte ad eccezione di quelle così vicine da essere trattenute dalla forza di gravità. La conclusione era semplice: l’Universo si stava espandendo in tutte le direzioni. Oggigiorno telescopi come Hubble ci consentono di osservare queste galassie lontane.
Vedremo in un prossimo articolo che in realtà non è così semplice.
Vincenzo Popio
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Laureato in Scienze Marine presso l’Università di Pisa con un Ph. D. in Maritime Science e Master in “Environmental science and sea pollution research” presso la Pacific Western University di Los Angeles, California, il dottor Popio ha trascorso oltre 32 anni di servizio attivo nella Marina Militare. Ha ricoperto incarichi di Comando a bordo delle unità navali, come Direttore agli Studi presso Istituti di Formazione militare e come rappresentante della Marina presso l’Ufficio del Sottocapo di Stato Maggiore della Difesa. Lasciato il servizio attivo, il dr. Popio, ha continuato, in campo civile, a fornire il proprio contributo per la salvaguardia dell’ambiente marino e di tutte le sue specie, collaborando in diversi progetti riguardanti l’ambiente, con le Università di Bari, Lecce, Napoli e con l’Istituto per l’Ambiente Marino Costiero-CNR di Taranto. Numerosi sono gli articoli pubblicati sulla stampa locale sull’inquinamento (aria, mare, suolo) a Taranto, dovuto alla presenza delle industrie pesanti. Uno studio particolare è stato effettuato sul Mar Piccolo e il Mar Grande di Taranto.