Il Gruppo
Locale:
Il Gruppo
Locale contiene circa 35 oggetti la maggior parte dei quali di piccole dimensioni.
Abbiamo, in ordine di grandezza, M31 che è la galassia più grande dell'ammasso con 125
mila a.l. di diametro, distante circa 3 milioni di a.l. (tale nuova stima
risale al 2004); poi c'è la nostra Via Lattea;
quindi M33 nel Triangolo, per arrivare sino alle galassie "nane" come, ad
esempio, la galassia nana irregolare GR8 con un diametro di ca.1000 a.l. distante 4
milioni di a.l., con magnitudine 14,6. Inoltre, abbiamo, (e siamo al confine del Gruppo
Locale) una galassia nana irregolare in Pegaso con un diametro di 7 mila a.l., magnitudine
12,4, che dista ben 5 milioni di a.l. E abbiamo una vicinissima galassia nana nel
Sagittario, che dista solo 50.000 a.l. Taluni ipotizzano che, a seguito della scoperta di
due galassie a 3,3 milioni di a.l. da noi, le Maffei I e Maffei II che costituirebbero un
gruppo isolato (Gruppo Maffei) situato tra quello intorno a M81 e quello nei pressi di
M31, potrebbe anche essere rivisto il concetto di Gruppo Locale, che potrebbe anche non
esistere nel senso finora attribuitogli, limitandosi ad essere una propaggine del grande
sistema dell'Orsa Maggiore - Giraffa a cui appartengono anche M81 e M82.
Il nostro Gruppo Locale si muove ad una velocità di 100-400 km al secondo in direzione
dell'mmasso di galassie della Vergine (flusso Virgo centrico) e non è ancora chiaro se in
futuro cadrà e si unirà all'ammasso.
Quante
galassie ci sono nell'Universo.
E stato
calcolato che esistono circa 100 miliardi di galassie con una media di circa 100 miliardi
di stelle per galassia: un numero di stelle corrispondente circa al numero di 1022,
ossia 10 con 22 zeri, 10.000.000.000.000.000.000.000 di stelle, un numero quasi
sicuramente superiore al numero dei granelli di sabbia di tutte le spiagge della Terra!
Sono presenti nell'Universo
galassie di ogni dimensione, dalle piccole "nane sferoidali", sino alla galassia
supergigante nell'ammasso di galassie "Abell 2029".
Questultima, osservata recentemente (1999) dallo "European Southern
Observatory" in Cile, è attualmente la più grande galassia che si conosca. Questo
immenso e vecchio agglomerato di stelle, assieme a circa 1.000 galassie dellammasso,
dista un miliardo di anni luce ca. da noi. E 3.000 miliardi ca. di volte più
luminosa della nostra Via Lattea, ha un diametro di ben 6 milioni di anni luce, ossia 60
volte circa il diametro della nostra Via Lattea e potrebbe contenere addirittura 100.000
miliardi di stelle!
A mosaic of images shows the
extended structure of the that resides at the center of the rich cluster of galaxies Abell
2029. After correcting for the scattered light of nearby stars and galaxies, the faint
halo of this giant can be traced out to a distance of more than 1 megaparsec, making it
one of the largest and most luminous galaxies known. The smoothness of this halo suggests
that it was formed early in the history of the cluster.
(Abstract by: http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-bib_query?1990Sci%2E%2E%2E250%2E%2E539U&db_key=AST)
Gli ammassi di galassie:
Gli ammassi di
galassie: sono di vario tipo, un po' come le galassie. Abbiamo: 1) gli ammassi sferici,
simili strutturalmente ad una galassia ellittica, nei quali i componenti più importanti
sono galassie ellittiche e S0; un tipico esempio è l'Ammasso Chioma di Berenice distante
400 milioni di a.l. ca., contenente ca. 1.000 galassie in un diametro di 25 milioni di
a.l. 2) gli ammassi irregolari, simili a quello della Vergine, nei quali la distribuzione
delle galassie, principalmente di tipo a spirale, è caotica come quella delle stelle
nelle galassie irregolari. 3) gli ammassi di forma intermedia, che spesso appaiono
costituiti da aggregati ellittici al centro con un alone periferico esteso, simili per
molti versi alle galassie a disco e sono formati da galassie di ogni tipo. Ci sono anche
galassie che non fanno parte di nessun ammasso di galassie: le "Nebulose di
campo".
Cataloghi:
Già nel 1933 Shapley pubblicò un I catalogo di 25 ammassi di galassie; nel 1958 George
Abell pubblicò una lista di 2.712 ammassi; e fra il 1960 e il 1968 Fritz Zwicky pubblicò
un lavoro in 6 volumi contenente 9.134 ammassi.
E' stato fatto uno schema che illustra gli oltre 50 ammassi di galassie, analoghi al
nostro Gruppo Locale, catalogati dall'astronomo franco - americano Gèrard de Vaucouleurs
entro un raggio di 50 milioni di anni luce.
Si è inoltre realizzato un diagramma che descrive la distribuzione di alcune migliaia di
galassie dell'emisfero celeste nord e sud. Il nord è stato realizzato da Margaret Geller
e John Huchra e il sud è stato preparato da Louis Nicolaci Da Costa. Il risultato di tale
lavoro è che figurano 6.000 galassie nell'emisfero nord e 3.000 al sud. Tutte coprono un
volume di spazio con una estensione di 500 milioni di anni luce di raggio dalla Terra. Le
galassie, contrariamente a quanto ci si potrebbe attendere, non sono distribuite in modo
omogeneo, ma sono invece ripartite in filamenti densi e sottili e in vuoti estesi. A nord
ad esempio è stata trovata una struttura chiamata "Grande muraglia", un
addensamento che taglia trasversalmente la regione di cielo investigato per 500 milioni di
a.l. Un'analoga struttura può essere osservata anche nell'emisfero sud, "Muraglia
meridionale".
Gli ammassi di galassie (a cura di http://www.pd.astro.it/)
Tutte le strutture dell'universo
mostrano una tendenza a raggrupparsi seguendo una gerarchia: i pianeti in un sistema
planetario, le stelle in ammassi, gli ammassi in galassie. Allo stesso modo, anche le
galassie tendono ad unirsi in gruppi di qualche decina di membri; a loro volta, piu'
gruppi si riuniscono in ammassi di galassie, i quali, insieme ad altri ammassi, formano
superammassi. La nostra Galassia fa parte
del Gruppo Locale, uno dei gruppi di galassie piu' poveri; due sole galassie dominano il
Gruppo Locale, la nostra e M31 (la galassia di Andromeda), che insieme costituiscono circa
l'80 % della massa del sistema. Le altre galassie sono piu' piccole, come la spirale M33,
o addirittura satelliti delle piu' grandi; per esempio, la Piccola e la Grande Nube di
Magellano sono due piccole galassie satelliti della nostra, che si trovano a circa 180.000
anni luce da noi. Il Gruppo Locale ha un diametro di circa 5-6 milioni di anni luce. Gli
ammassi di galassie sono gia' noti dagli anni '30; il primo e' stato scoperto nella
costellazione della Chioma di Berenice, e prende il nome di ammasso della Coma: si trova
ad una distanza di 350 milioni di anni luce, e comprende un migliaio di galassie.
L'ammasso piu' ricco e' quello della Vergine, nell'omonima costellazione, che contiene
2500 galassie, e si trova a 50 milioni di anni luce da noi. Il diametro dei piu' grandi
ammassi di galassie e' intorno ai 60 milioni di anni luce, anche se non e' facile
determinarne i confini, perche' la densita' di galassie diminuisce gradualmente verso
l'esterno e spesso un ammasso si confonde con quello vicino. Ci sono ammassi regolari, di forma
sferoidale, che contengono essenzialmente galassie ellittiche, ed ammassi irregolari, che
somigliano agli ammassi aperti di stelle e contengono galassie di ogni tipo. Le galassie
di un ammasso sono immerse in un alone di gas caldissimo, che emette radiazione nella
banda dei raggi X. Le galassie sono dotate di un
moto all'interno dell'ammasso, e a volte interagiscono scontrandosi tra loro. Spesso al
centro di questi ammassi si trova una
galassia ellittica gigante; in origine questa era probabilmente una galassia di dimensioni
normali, ma a causa degli scontri con altre galassie ha cominciato a fondersi con esse
fino ad "inghiottirle", in un fenomeno che viene detto cannibalismo galattico. I
processi di interazione tra galassie sono molto violenti e coinvolgono grandi quantita' di
energia. In molti casi l'interazione di due galassie porta alla loro fusione ; inoltre
essa provoca un aumento della formazione di stelle nelle galassie che la subiscono, e
sembra che sia coinvolta anche in fenomeni come le galassie attive. Sembra che le galassie interagenti abbiano avuto (e
abbiano tuttora) un ruolo fondamentale nell'evoluzione dell'Universo e nel modificare
delle sue proprieta' su larga scala, come il numero o la densita' di galassie. Gli ammassi
di galassie tendono a volte a raggrupparsi in superammassi; il Gruppo Locale, per esempio,
fa parte di un superammasso con la forma di un ellissoide schiacciato, il cui centro
corrisponde all'ammasso della Vergine e il cui diametro raggiunge i 100 milioni di anni
luce. L'analisi del redshift del loro spettro ha mostrato che, sovrapposto al moto
generale di espansione dell'universo, esiste un moto proprio delle galassie e degli
ammassi; essi tendono a muoversi verso un punto dello spazio dove si pensa esista una
enorme concentrazione di materia, detta Grande Attrattore, che esercita una grandissima
attrazione gravitazionale sulle galassie, anche a distanze elevate.
Il Superammasso Locale, che corrisponde ad un cubo di ca. 100 milioni di anni luce di
diametro, è gravitazionalmente centrato sull'Ammasso della Vergine. Il Superammasso
Locale è costituito da un nucleo di non meno di 11 ammassi di galassie e da un alone
contenente ca. 50 altri ammassi e migliaia di galassie singole. Si ipotizza anche che tale
Superammasso sia collegato da ponti di materia gassosa con altri superammassi lontani. E
taluni hanno ipotizzato che esista una struttura superiore chiamata "Grande
muraglia".
L'Ammasso di galassie della Vergine: è uno dei maggiori ammassi, ca. 3.000 galassie in
circa 5 mil.a.l. di spazio, delle quali M87 è l'elemento più rilevante. Già con un
telescopio da 20 cm a basso ingrandimento se ne scorgono più di 100 sparse senza
soluzione di continuità da Virgo a Coma (un altro ammasso cospicuo). De Vaucouleurs nel
1977 ha stimato una distanza di 42 mil. di a.l., ma Sandage e Tamman parlano di 70
mil.a.l.(dato più corretto secondo taluni) La valutazione dipende dalla costante di
Hubble adottata. Recentemente Tully e Fischer hanno determinato la distanza di Virgo
Cluster con una nuova tecnica basata sulla larghezza della riga radio a 21 cm.
dellidrogeno neutro. La larghezza della riga dipende infatti dalla velocità di
rotazione delle nubi di idrogeno e questultima dipende dalla massa della galassia.
Poichè la massa determina la luminosità, si può risalire alla distanza per confronto
tra luminosità apparente e assoluta. E si è trovato un valore di 51 mil.di a.l. In tale
ammasso 3 galassie su 4 sono a spirale, le altre sono per lo più ellittiche. Poche le
irregolari e le nane. Le 3.000 galassie di Virgo fanno forse a loro volta parte di una
metagalassia composta ca. da 10.000 oggetti: il nostro Gruppo Locale (2 dozzine di
oggetti) e: Chioma di Berenice, Cani da caccia, Leone e Orsa maggiore. In effetti,
rappresentando con un puntino tutte queste galassie collocate secondo le loro coordinate,
Shapley e Ames hanno ottenuto un unico Superammasso di forma lenticolare. L'ammasso della
Vergine, che rappresenta fisicamente il centro del Superammasso Locale, avrebbe rallentato
la velocità di fuga (dovuta all'espansione cosmica) di tutte le galassie e ammassi di
galassie che lo circondano, attirando un flusso di materia verso di sé (il c.d. flusso
Virgo-centrico). Chiaramente tale ammasso tenderà sempre più ad aumentare le proprie
dimensioni. L'ammasso "Virgo" ha una struttura dinamica molto complessa. Ad
esempio IC3258 si sta avvicinando al Gruppo Locale a 517 Km/sec. (blueshift); poiché
l'ammasso "Virgo" recede da noi a 1.110 Km/sec., IC3258 si muove rispetto alla
regione centrale dell'ammasso di oltre 1.600 Km/sec. Un altro esempio: NGC4388 si sta
allontanando a ben 2.535 Km/sec. Il nostro Gruppo Locale si dirige verso l'ammasso della
Vergine a 100/400 Km/sec.
Secondo alcuni astronomi, certi moti osservati nel Superammasso della Vergine
indicherebbero la presenza di un altro Superammasso ancora più grande e più lontano.
Forse situato a 300 milioni di anni luce dalla Terra, in direzione delle costellazioni
dell'Idra e del Centauro, è stato denominato "Grande attrattore". La sua
esistenza è posta in dubbio, con l'argomento che l'ipotetico Superammasso dovrebbe
causare una difformità nel fondo di radiazione cosmica a microonde dell'Universo che non
è stata mai osservata.
Metodi piu'
significativi impiegati nella determinazione
delle distanze delle nebulose extra galattiche:
Metodo |
Magnitudine assoluta visuale |
Massimo campo di validità del metodo
(a.l.) |
| Stelle RR Lyrae |
+0,6m |
650.000 |
| Stelle più brillanti negli ammassi globulari |
da -2,8m a 1,9m |
3,3 milioni |
| Cefeidi classiche |
da -7m a -2m |
13 milioni |
| Nove |
da -9m a -6m |
65 milioni |
| Stelle non variabili più brillanti |
-9m |
65 milioni |
| Ammassi globulari |
da -10m a -5m |
70 milioni |
| Diametro delle regioni HII |
- |
80 milioni |
| Supernovae |
da -20m a -15m |
Diverse centinaia di milioni |
| Nebulose più brillanti di un ammasso |
da -22m a -20m |
Miliardi |
Alcuni importanti Ammassi di galassie:
Ammasso |
Distanza (106 a.l.) |
Galassie |
Velocità rad.(km/s) |
| Virgo |
70 |
2.500 |
+1.150 |
| Pegasus I |
230 |
100 |
3.800 |
| Pisces |
235 |
100 |
5.000 |
| Cancer |
280 |
150 |
4.800 |
| Perseus |
340 |
500 |
5.400 |
| Coma |
400 |
1.000 |
6.700 |
| Ursa maior III |
465 |
90 |
- |
| Hercules |
615 |
300 |
10.300 |
| Ammasso A |
850 |
400 |
15.800 |
| Centaurus |
880 |
300 |
- |
| Ursa maior I |
950 |
300 |
15.400 |
| Leo |
1.095 |
300 |
19.500 |
| Ammasso B |
1.165 |
300 |
- |
| Gemini |
1.235 |
200 |
23.300 |
| Corona borealis |
1.235 |
400 |
21.600 |
| Bootes |
2.300 |
150 |
39.400 |
| Ursa maior II |
2.400 |
200 |
41.000 |
| Hydra II |
3.530 |
- |
60.600 |
La più profonda
immagine dell'universo svela miriadi di galassie appartenenti all'inizio del tempo:
Diverse centinaia di galassie
mai viste prima sono visibili in questa immagine del profondo universo, chiamata Hubble
Deep Field (HDF). A fianco delle classiche galassie a spirale ed ellittiche, appare una
sconcertante varietà di galassie di altre forme e colori che rappresentano importanti
indizi per la comprensione dell'evoluzione dell'universo. Molte di queste galassie si sono
formate un miliardo di anni dopo il Big Bang.
L'immagine HDF rappresenta una stretta apertura verso l'estremo orizzonte visibile
dell'universo. Si tratta infatti di una piccola area di cielo con un diametro pari ad 1/30
del diametro della Luna piena (questa particolare immagine rappresenta soltanto il 25%
dell'intera HDF).
L'apertura è così stretta che le poche stelle appartenenti alla nostra Galassia (la Via
Lattea) sono di gran lunga superate in numero dalla grande quantità di galassie lontane.
Queste ultime sono talmente deboli che alcune di esse possiedono una luminosità
(magnitudine 30) che è 4 miliardi di volte inferiore al limite della visione umana.
L'oggetto relativamente luminoso appena a sinistra del centro dell'immagine è una stella
di magnitudine 20. Sebbene il campo sia un campione molto piccolo, è considerato
rappresentativo della tipica distribuzione delle galassie nello spazio perché l'universo
appare statisticamente uguale in tutte le direzioni. L'immagine è stata assemblata
utilizzando 276 singole esposizioni prese nel corso di dieci giorni consecutivi tra il 18
e il 28 dicembre 1995 con la camera WFPC2 . Sono stati utilizzati filtri per il blu, il
rosso e l'infrarosso e le singole esposizioni sono state combinate per formare la singola
immagine a colori che vediamo. Da questi dati gli astronomi sono in grado di dedurre,
almeno statisticamente, la distanza, l'età e la composizione chimica delle galassie che
appaiono. Gli oggetti nei quali prevale il colore blu contengono stelle giovani e/o
relativamente vicine, mentre gli oggetti prevalentemente rossi contengono popolazioni
stellari vecchie e/o lontane.
L'obiettivo dell'HDF è stato una piccola regione di cielo accuratamente selezionata che
si trova nei pressi dell'Orsa Maggiore. Questa regione, lontana dal piano della nostra
Galassia, è sgombra da oggetti vicini, come le stelle. Il campo di osservazione si trova
ovviamente nella zona di visione continua (continuous viewing zone, CVZ)
dell'orbita dell'Hubble: una speciale regione che può essere visualizzata dall'Hubble con
continuità senza interruzioni causate dalla presenza della Terra o dall'interferenza del
Sole o della Luna.
L'HDF ha scoperto numerosi oggetti deboli nell'universo (con oltre 30 gradi di
magnitudine) che non potevano essere visti con i telescopi terrestri. Alcuni degli oggetti
che si trovano lungo la direzione visiva dell'Hubble possono essere galassie relativamente
vicine ma intrinsecamente deboli. Altri oggetti deboli presi in esame, comunque, sono
lontanissime galassie che esistevano quando l'universo era molto giovane.
Hubble Deep
Field (HDF)
La più profonda immagine dell'universo svela miriadi di galassie
appartenenti all'inizio del tempo. Diverse centinaia di galassie mai viste prima sono
visibili in questa immagine del profondo universo, chiamata Hubble Deep Field (HDF). A
fianco delle classiche galassie a spirale ed ellittiche, appare una sconcertante varietà
di galassie di altre forme e colori che rappresentano importanti indizi per la
comprensione dell'evoluzione dell'universo. Molte di queste galassie si sono formate un
miliardo di anni dopo il Big Bang. L'immagine HDF rappresenta una stretta apertura verso
l'estremo orizzonte visibile dell'universo. Si tratta infatti di una piccola area di cielo
con un diametro pari ad 1/30 del d. della Luna piena (questa immagine rappresenta soltanto
il 25% dell'intera HDF). L'apertura è così
stretta che le poche stelle appartenenti alla nostra Galassia (la Via Lattea) sono di gran
lunga superate in numero dalla grande quantità di galassie lontane. Queste ultime sono
talmente deboli che alcune di esse possiedono una luminosità (magnit.30) che è 4
miliardi di volte inferiore al limite della visione umana.
L'oggetto relativamente luminoso appena a sinistra del centro dell'immagine è una
stella di magnit. 20. Sebbene il campo sia un campione molto piccolo, è considerato
rappresentativo della tipica distribuzione delle galassie nello spazio perché l'universo
appare statisticamente uguale in tutte le direzioni. L'immagine è stata assemblata
utilizzando 276 singole esposizioni prese nel corso di dieci giorni consecutivi tra il 18
e il 28-12-1995 con la camera WFPC2 . Sono stati utilizzati filtri per il blu, il rosso e
l'infrarosso e le singole esposizioni sono state combinate per formare la singola immagine
a colori che vediamo. Da questi dati gli astronomi sono in grado di dedurre, almeno
statisticamente, la distanza, l'età e la composizione chimica delle galassie che
appaiono. Gli oggetti nei quali prevale il colore blu contengono stelle giovani e/o
relativamente vicine, mentre gli oggetti prevalentemente rossi contengono popolazioni
stellari vecchie e/o lontane. L'obiettivo dell'HDF è stato una piccola regione di cielo
accuratamente selezionata che si trova nei pressi dell'Orsa Maggiore. Questa regione,
lontana dal piano della nostra Galassia, è sgombra da oggetti vicini, come le stelle. Il
campo di osservazione si trova ovviamente nella zona di visione continua (continuous
viewing zone, CVZ) dell'orbita dell'Hubble: una speciale regione che può essere
visualizzata dall'Hubble con continuità senza interruzioni causate dalla presenza della
Terra o dall'interferenza del Sole o della Luna. L'HDF ha scoperto numerosi oggetti deboli
nell'universo (con oltre 30 gradi di magnit.) che non potevano essere visti con i
telescopi terrestri. Alcuni degli oggetti che si trovano lungo la direzione visiva
dell'Hubble possono essere galassie relativamente vicine ma intrinsecamente deboli. Altri
oggetti deboli presi in esame, comunque, sono lontanissime galassie che esistevano quando
l'universo era molto giovane.
Espansione
senza fine. Verificata
la teoria di Linde?
(27-4-2000 - Cristina Valsecchi)
Venti
miliardi di anni fa, miliardo più miliardo meno, la massa dell'universo era concentrata
in un globo caldissimo, di gran lunga più piccolo di un protone. Poi, l'energia
rilasciata nel processo di separazione delle forze fondamentali gonfiò la sfera a una
velocità superiore a quella della luce. Nell'arco di una frazione di secondo, l'universo
raggiunse le dimensioni di un pompelmo. La spinta propulsiva primordiale non si è
esaurita ed è responsabile ancora oggi del progressivo allontanamento delle galassie. In
sua assenza, tutta la materia collasserebbe per effetto dell'attrazione gravitazionale. La
dilatazione dell'universo, invece, è destinata a proseguire all'infinito. È quanto
prevede il modello inflazionario, elaborato negli anni ottanta dal cosmologo russo Andrej
Linde.
Un gruppo di ricerca internazionale guidato da Paolo de Bernardis, fisico dell'Università
La Sapienza di Roma, ha ottenuto la conferma sperimentale della teoria di
Linde. La notizia è apparsa oggi sulla rivista Nature, che ha dedicato la copertina alla
straordinaria scoperta.
Da anni gli scienziati studiano la cosiddetta radiazione di fondo, un'ondata di fotoni
liberati 300 000 anni dopo il Big Bang, durante la formazione dei primi atomi di idrogeno,
che si è diffusa in modo quasi uniforme nello spazio. Sofisticati sensori, installati a
bordo di satelliti artificiali e palloni sonda, registrano la temperatura della radiazione
in funzione della direzione di provenienza dei fotoni. Le piccole variazioni della
temperatura riproducono, come una sorta di impronta fossile, la struttura che l'universo
possedeva nello stadio embrionale del suo sviluppo.
De Bernardis e i suoi colleghi hanno tracciato una mappa dettagliata delle variazioni,
servendosi dei dati raccolti da palloni in volo a 40 chilometri di quota sui cieli
dell'Antartide. Hanno verificato così che la struttura dell'universo primordiale coincide
con quella ipotizzata dal modello inflazionario. Se la teoria di Linde è esatta, il
destino dell'universo è segnato: la spinta che ha determinato la fase di rapidissima
espansione dello spazio venti miliardi di anni fa è sufficiente a contrastare
l'attrazione gravitazionale della materia. Il processo di dilatazione non si arresterà,
le galassie si allontaneranno all'infinito e disperderanno la loro energia, raffreddandosi
sempre di più. |
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