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La Via Lattea, la nostra galassia

Generalità

Alzando gli occhi al cielo, tutte le stelle che vediamo non sono scollegate tra loro ma fanno parte di un unico, grandissimo contenitore che le tiene unite grazie all'attrazione gravitazionale delle proprie componenti, quindi delle stelle stesse ma non solo. Ad occhio nudo, a meno di non riuscire a vedere M31 o le Nubi di Magellano, non riusciamo a vedere oggetti extra-galattici quindi tutto il cielo sopra i nostri occhi è quello che ci presenta la nostra Galassia, la Via Lattea.

La Via Lattea è la galassia che ospita il nostro sistema planetario, il Sistema Solare. E' anche detta Galassia, con la "G" maiuscola.
 

IL NOME

Via Lattea nel cielo notturnoMitologicamente, durante una delle sue 'scappatelle', Zeus ebbe un figlio da Alcmena. Doveva essere un figlio tanto forte da impedire lo sterminio di uomini e dei. Alcmena partorì Eracle e lo lasciò su un prato per timore della moglie di Zeus, Era. Atena, convinta da Zeus, portò la sua regina Era sul prato e trovò il bimbo. Era decise di allattarlo ed il bimbo, appunto Eracle, si attaccò al seno con una tale forza che Era si ritrasse. Uno schizzo del latte di Era terminò in cielo, a formare la Via Lattea, mentre Eracle (che vuol dire Gloria di Era) divenne immortale.

Proprio uno schizzo di latte nel cielo poteva apparire la striscia chiara che attraversava il cielo da parte a parte a chi la vedesse senza la consapevolezza di ciò che fosse, e proprio in base a questo le fu assegnato il nome di Via Lattea. Come detto, alla nostra galassia ci si riferisce anche con il nome Galassia, con la G maiuscola, ed in effetti il motivo è da rintracciare nell'etimologia del termine visto che dal greco Galaxia significa latteo (non è un caso se le famose caramelle Galatine sono al latte!).
Alcuni sostengono il fatto che la denominazione Via Lattea sia da attribuire soltanto alla striscia che osservativamente si nota da Terra, mentre riferendosi all'oggetto celeste di per sé occorrerebbe parlare di Galassia Via Lattea o di Galassia e basta. Anche le pubblicazioni scientifiche, tuttavia, si riferiscono al corpo celeste come alla Via Lattea.
Non tutti la pensarono allo stesso modo, comunque. Per i Cinesi la striscia nel cielo era un Fiume Celeste nel quale le stelle erano pesci che fuggivano dall'Amo Celeste, ovvero dalla falce di Luna. 
Gli abitanti della Siberia invece erano convinti che il cielo si fosse spezzato in due, e la striscia più chiara era la saldatura necessaria a tenerlo unito.

La Via Lattea è una galassia, e precisamente è la galassia che comprende il nostro Sistema Solare. Oggi si parla di galassie in maniera abbastanza consapevole, avendo ben presenti immagini viste in televisione oppure nelle riviste. Tuttavia la consapevolezza di cosa sia una galassia non è storia antica, anzi.
Basti pensare ad una cosa: osservate il cielo notturno e cercate di capire, da queste osservazioni, come può essere fatta la nostra Galassia: un disco? un quadrato? una ellisse oppure una spirale? barrata? dove è il suo centro? ma prima ancora di arrivare a queste domande: sareste mai riusciti a capire che vi trovate davvero all'interno di una galassia? Vedreste soltanto stelle e qualche oggetto sfumato, se siete dotati di strumenti ottici discreti, che ricondurrete a nebulose. Proprio questo era il pensiero fino a pochi anni fa, fino a capire che l'universo è cosparso di galassie e che anche noi facciamo parte di una galassia.
Insieme alla galassia M31 nella costellazione di Andromeda, la Via Lattea rappresenta il membro principale del Gruppo Locale, comprendente anche la galassia Triangolo ed una trentina di galassie minori.

MOTO

Il moto della Galassia è studiato dalla cinematica stellare. Ruota su sé stessa ad una velocità radiale di circa 220 km/s e per un giro completo impiega qualcosa come 2,4*108 anni. Anche questa, come per le altre galassie, è una rotazione differenziale: le stelle più interne ruotano più velocemente di quelle lontane, che dovrebbero avere comportamenti in linea con le Leggi di Keplero. Oltre a questo moto, ogni stella ha moti propri come, ad esempio, il Sole che si muove verso la stella Mu Herculis.

 

Le dimensioni della Via Lattea

Le dimensioni della nostra Galassia erano molto dibattute ad inizio del secolo scorso, tra il 1915 ed il 1920. Harlow Shapley, salito alla ribalta per aver sostenuto la posizione periferica del Sistema Solare all'interno della Galassia, stimò la dimensione della Via Lattea in circa 300.000 anni luce, sostenendo quindi che tutte le nebulose a spirale che si potevano scorgere nel cielo appartenevano alla Galassia. Secondo Shapley, quindi, le altre galassie appartenevano alla nostra Galassia. Ovviamente Shapley non conosceva la reale natura di quegli oggetti.
Contro Shapley, Heber Curtis sostenne una dimensione dieci volte minore per la Via Lattea, portandola quindi a circa 30.000 anni luce di diametro.
Il dilemma fu risolto soltanto nel momento in cui all'interno degli oggetti a spirale furono rintracciate stelle di tipologia conosciuta che poterono essere utilizzate per calcolare le distanze reali analizzando lo scarto tra splendore assoluto, noto, e splendore visuale: fu chiaro a questo punto che quegli oggetti erano davvero troppo lontani per poter appartenere alla nostra Via Lattea. Non fu così facile, dal momento che vennero tirati in ballo gli effetti di estinzione della luce provocati dal mezzo interstellare, in grado di attenuare la luce apparente e quindi in grado di portare ad errori di sovrastima delle distanze: in poche parole, una stella apparirebbe più spenta di quanto non lo sia in realtà soltanto perché tra lei e noi si trovano molte polveri interstellari. Questa scoperta fu effettuata da Robert Trumpler, ma in realtà era ben applicabile lungo il piano galattico ma non nella direzione ad esso perpendicolare, dal momento che è sul piano galattico che le polveri e le nubi si addensano. Le stelle che potevano essere osservate lontano dal piano galattico erano effettivamente distanti, e quindi gli oggetti che le contenevano erano distanti allo stesso modo. Erano altre galassie e come tali erano oggetti extra-Galattici, cioè esterni alla nostra Galassia.

Oggi sappiamo, o crediamo di sapere, che la Via Lattea ha la forma di un disco schiacciato, che viene chiamato equatore galattico oppure piano galattico. Il diametro dell'equatore galattico è stimato intorno ai 78.000 anni luce, anche se alcuni sostengono possa arrivare a 300.000 anni luce ed altri, molti, arrivano a 100.000 anni luce.
Lo spessore del disco raggiunge il massimo al suo centro, con circa 15.000 anni luce mentre alla periferia va diminuendo. Alla posizione del Sistema Solare, cioè a circa 27.000 anni luce dal centro galattico, il disco è spesso soltanto 1000 anni luce.

Dalla barra centrale posta al centro della Galassia si dipartono i bracci galattici.

Forma e composizione della Via Lattea

La forma della Via LatteaLa nostra Galassia, vista da fuori da una posizione di taglio avrebbe la forma di un fuso, molto allungata e piatta. Vista di fronte, tuttavia, la Via Lattea assumerebbe la forma di una grande spirale con una barra centrale dalla quale si diramano i bracci.

La forma della Galassia è stata individuata con molta difficoltà ed a tutt'oggi non è neanche molto sicura, se è vero che nuovi strumenti tecnologici ci pongono di fronte a differenti dati che, ad esempio, hanno portato il numero di bracci della spirale da 4 a 2 nel corso del 2008. Ovviamente per poterla vedere occorrerebbe spingersi molto lontano non solo dalla Terra ma dalla Galassia stessa, ed attualmente non abbiamo mezzi né tecnologie in grado di compiere questo lavoro in tempi accettabili per una vita umana.

Sappiamo che il Sole si trova a due terzi di distanza dal centro galattico, in uno dei bracci di spirale. La forma della Via Lattea dovrebbe essere abbastanza simmetrica e verso l'inizio del nuovo secolo gli astronomi Tom Dame e Pat Thaddeus del CfA hanno utilizzato le osservazioni millimetriche del monossido di carbonio per avvalorare questa ipotesi, scoprendo componenti simmetriche. 

Non si tratta di un disco perfettamente piatto visto che ci sono strutture, soprattutto in direzione di Scudo e Centauro, che si ergono in maniera distinta rispetto alle altre. Nel 2011, gli stessi astronomi del CfA hanno scoperto una spirale a larga scala all'interno di questa zona, struttura che è stata poi battezzata Outer Scutum-Centaurus Arm (OSC), distante dal centro galattico circa 40 mila anni luce e apparente controparte del Braccio del Perseo. Tramite misurazioni radio del gas ionizzato, in grado di tracciare l'ultravioletto caldo delle stelle giovani e massicce, un team di astronomi ha osservato zone di formazione stellare nel 60% delle location osservate: nuove stelle in formazione che possono raggiungere anche una massa pari a 40 masse solari ciascuna. Ad oggi, queste zone segnano il confine esterno della formazione stellare galattica.

Posizione delle stelle anticheDalla posizione e dalla velocità di alcune stelle, gli astronomi hanno individuato alcuni tra gli astri più antichi della Via Lattea. Si tratta di stelle sub-nane fredde, molto più fredde e anziane del Sole e con età che va da 6 a 9 miliardi di anni. La loro posizione è racchiusa entro i 200 anni luce da noi (Georgia State University, Novembre 2017, The Astronomical Journal). 
Le osservazioni astrometriche si sono avvalse dell'Inter-American Observatory a Cerro Tololo e hanno incrementato la popolazione di stelle anziane e "vicine" di un buon 25%. Tra queste nuove scoperte ci sono due sistemi binari antichi nonostante le stelle più antiche siano presenti quasi sempre in modalità "singola". 
Ogni stella si muove nel cielo in tre dimensioni e soltanto raramente un astro si muove precisamente allontanandosi o avvicinandosi, senza un moto tangente alla nostra visione. La ricerca mostra come le stelle risultino più antiche laddove la velocità tangente superi i 200 chilometri al secondo. Più un astro è antico e più si muove velocemente nel cielo. 

ALONE GALATTICO

La spirale della Galassia può essere contenuta in una forma circolare che rappresenta l'alone galattico. L'alone è quasi privo di nubi di gas e di polveri ma ricco di ammassi globulari. Se ne contano più di 150 ma è molto probabile che siano più di 200 comprendendo gli ammassi posti al di là del centro galattico.
Il nuovo stream stellare nella mappa di densità. Credit: Jethwa et al., 2017.La popolazione degli oggetti presenti nell'alone galattico ha quasi la stessa età della Galassia stessa: la mancanza di polveri e di gas impedisce la formazione di nuove stelle. Si tratta di una zona che riserva spesso scoperte, una tra queste è la scoperta di uno stream di stelle avvenuta a fine 2017 (arXiv, 24 novembre 2017): si tratta di quel che resta di una galassia nana o di un ammasso globulare che una volta orbitava la Galassia e che è stato poi distrutto dalle forze mareali in gioco. A oggi una ventina di stream sono stati scoperti nella Via Lattea e una decina, in tutto, nel Gruppo Locale. Si tratta di oggetti che possono dire molto riguardo l'alone di materia oscura che dovrebbe essere presente o riguardo la distribuzione di massa nella Via Lattea. Tramite il Leading Arm of Magellanic Satellites (SLAMS), una survey portata avanti tramite il Blanco telescope a Cerro Tololo, le osservazioni hanno consentito di rivelare la presenza di un nuovo stream, posto a 95 mila anni luce dalla Terra nella costellazione di Idra e dintorni. La lunghezza stimata è di 293 anni luce e il fatto che sia abbastanza sottile lascia pensare a un globulare come progenitore. La massa è di 25 mila masse solari, uno dei meno massivi noti a oggi. Le stelle che lo compongono sono in prevalenza scarse di metalli, con una età calcolata in 12.5 miliardi di anni. 

DISCO GALATTICO

Il disco galattico è formato da stelle e materia interstellare in quantità molto abbondante. Questa materia può essere diffusa omogeneamente oppure raccolta in nubi di diversa dimensione. Guardando la Galassia da fuori e di taglio, noteremmo che la striscia luminosa che la compone è tagliata in due da una fascia oscura: la luce delle stelle in questa zona è infatti assorbita dalle polveri concentrate sul disco.
Proprio la presenza di grandi quantità di gas e polveri fa sì che il disco galattico sia un continuo fermento di stelle in formazione, quindi la popolazione di questa area galattica è molto varia, abbinando stelle anziane a stelle giovanissime.
Anche nel disco galattico sono presenti famiglie di stelle ed ammassi, ma questi ammassi sono molto meno fitti degli ammassi globulari presenti nell'alone galattico: si tratta degli ammassi aperti.

CENTRO GALATTICO: SgrA*

A lungo il centro galattico è stato nascosto ai nostri occhi, e lo sarebbe ancora senza l'evoluzione tecnologica degli strumenti ottici. La spessa coltre di nubi che si addensa sul piano galattico ci impedisce di allungare l'occhio oltre i 10.000 anni luce. Abbiamo potuto vedere, tuttavia, i centri galattici di galassie simili alla nostra, immersi in nuclei centrali ricchissimi di stelle e di materia interstellare.
Cosa c'è al centro della Galassia è ancora mistero, sebbene sia sempre più chiaro.
Inizialmente proprio il fatto di non poter vedere oltre indusse gli astronomi, tra i quali Herschel (tutti, William, Caroline e John) e Cornelius, a pensare che il Sole fosse esattamente al centro della Galassia: il numero di stelle per grado quadrato appariva infatti lo stesso in ogni direzione, ma soltanto perché le altre stelle erano coperte dalle nubi del centro galattico.
Fu Harlow Shapley ad individuare la direzione del centro galattico studiando invece gli ammassi globulari, e verificando che questi sono più presenti verso la costellazione del Sagittario. Gli ammassi globulari, infatti, non sono dislocati sul piano galattico come le stelle, e sono meno suscettibili di esserne coperti. Tutti quegli ammassi galattici, secondo Shapley, stavano orbitando intorno al centro galattico, nella costellazione del Sagittario. Partendo da stelle di tipo RR Lyrae, Shapley stimò anche la distanza del Sole dal centro galattico in 60.000 anni luce ma poi, la comprensione del fatto che le polveri attenuavano la brillantezza di queste stelle, ricalibrò il tutto in 27.000 anni luce.

La presenza di polveri è tale per cui soltanto un fotone su 100 miliardi, di quelli ottici, giunge fino a noi, mentre a lunghezze radio le osservazioni sono migliori. Anche le lunghezze d'onda più corte come quelle gamma possono giungere a noi indisturbate o quasi. Possiamo oggi sapere che la densità di stelle è un milione di volte maggiore al centro galattico rispetto alle zone più periferiche del disco, con una distanza media tra stelle di una settimana luce soltanto. Oltre a queste, però, ci sono anche polveri e gas che emettono in radio e infrarosso lontano. Con un dettaglio di circa 30 anni luce si nota una forte sorgente di radiazione infrarossa nel centro galattico.

SgrA*Su 700 anni luce sul piano galattico ci sono quattro radiosorgenti principali, ciascuna con un diametro minore di 50 anni luce: si tratta di Sagittarius D, Sagittarius B, Sagittarius A e Sagittarius C. Il centro della Galassia è individuato proprio in SgrA e proprio da questo punto partono le coordinate galattiche. Da SgrA parte un getto arcuato. SgrA è composto da due sorgenti, chiamate rispettivamente SgrA Est e SgrA Ovest. SgrA Ovest ha una emissione molto più intensa del suo gemello e presenta, nella sua parte più emittente, una sorgente radio compatta chiamata SgrA*, che rappresenta proprio il preciso centro galattico.
Intorno a SgrA* è presente una corona di gas molecolare con raggio di 6 anni luce, che ruota a 100 km/s. E' una formazione molto instabile, con un diametro inferiore a 3 ore luce (pari all'orbita di Saturno), SgrA* potrebbe essere un buco nero supermassiccio, di un milione di masse solari, anche se in tal caso l'emissione radio dovrebbe essere molto maggiore di quella osservata. Tuttavia, il getto di materiale espulso e la presenza di un altro getto a radioonde esteso per 25° e perpendicolare al centro galattico, fanno somigliare molto la Galassia alle lontane quasar. Tutto propende in favore di un buco nero galattico, anche se l'energia sprigionata è minore del previsto. E' difficile però pensare che una massa di circa 4,5 milioni di masse solari (stima di dicembre 2008 dall'University of California at Los Angeles - UCLA, con un errore possibile di mezzo milione di masse solari in più o in meno) racchiusa in 17 ore luce non sia un buco nero. Questo mostro induce le stelle vicine a muoversi a velocità superiori alla media, raggiungendo i 4500 km/s (una stella raggiunge addirittura gli 8000 km/s). Il calcolo di queste orbite vicine al buco nero ha consentito anche di ridefinire la distanza del centro galattico dal Sole in 27.400 anni luce, con un errore possibile di 1.300 anni luce in più o in meno.

Oggi il buco nero della Via Lattea appare in quiete, al netto di qualche pasto fugace in occasione di incontri troppo ravvicinati con stelle o nubi di passaggio, ma la sua attività è ben ricollegabile alle bolle osservate da Fermi  nella prima decade del nuovo millennio e proprio la conformazione di queste bolle mostra una attività del buco nero galattico riconducibili a miliardi di anni fa. Legata a questa attività è il concetto di abitabilità galattica: i dati mostrano come la troppa vicinanza al buco nero esporrebbe i pianeti presenti a una radiazione troppo potente nella fase attiva, nonché a fenomeni violenti facilitati da una densità stellare nettamente superiore alla media, mentre una lontananza eccessiva corrisponde a una minore presenza di componenti organiche e molecole complesse, nonché elementi rocciosi, il che va contro i principi per lo sviluppo della vita. La via di mezzo corrisponde proprio alla posizione del Sole e del Sistema Solare (La Sapienza, Sciences Reports, Novembre 2017). L'attività del buco nero SgrA*, come detto, risale alle prime fasi di accrescimento quindi non dovrebbe aver influito sul nostro pianeta. 

Il satellite Gaia dell'ESA misura posizione e moto di un miliardo di stelle al fine di costruire la più dettagliata mappa 3D esistente a oggi e si è concentrato anche sul centro della Via Lattea. L'immagine risale al 7 febbraio 2017 e copre parte del Sagittarius I Window ((Sgr-I) posto a soli 2 gradi sotto il centro galattico, con un ammontare di polvere relativamente basso e con una presenza di 4.6 milioni di stelle per grado quadrato. L'immagine copre 0.6 gradi quadrati, presentando 2.8 milioni di stelle. 

Milioni di stelle riprese da Gaia. Credit ESO/Gaia

Milioni di stelle riprese da Gaia. Credit ESO/Gaia

Immagine di ALMA delle giovani stelle intorno al buco nero. Credit ALMA/ESOI getti osservati da ALMA. Credit ALMAUna zona così pericolosa dovrebbe sconsigliare le giovani stelle dal nascere nei paraggi, eppure proprio a ridosso del buco nero supermassiccio l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) di ESO ha scovato i segni della formazione di almeno undici stelle di piccola massa, entro i tre anni luce da SgrA*. A questa distanza le forze mareali dovrebbero essere talmente energetiche da spezzare le nubi di polvere e gas prima che queste riescano a formare stelle ma le protostelle osservate stanno lì a dire il contrario (Astrophysical Journal Letters, Northwestern University, Novembre 2017). 

L'età delle protostelle si aggira intorno ai seimila anni e si tratta della fase più giovane mai osservata in un ambiente tanto difficile. Gli astri in formazione sono stati identificati tramite i classici "getti a doppio lobo" evidenziati dalle righe del monossido di carbonio osservato da ALMA scavalcando, nelle frequenze osservate, anche lo spesso banco di polveri che in genere impedisce di scrutare il centro galattico. Fino a fine 2017 si avevano le tracce di stelle con età di circa sei milioni di anni nella zona di SgrA* ma trovare stelle di piccola massa entro i tre anni luce è qualcosa di totalmente inatteso. La formazione stellare si basa quindi su processi molto forti, in grado di resistere anche in condizioni totalmente avverse. 

Attraverso il Very Large Binoculuar Array (VLBA) e il meccanismo della parallasse annua, consistente nell'osservare un oggetto da due diversi e opposti punti orbitali terrestri per verificarne lo spostamento rispetto a oggetti più distanti, è stato possibile misurare la distanza di una regione stellare (G007.47+00.05) posta nel lato opposto della Via Lattea, oltre il buco nero centrale (Ottobre 2017, Science - Max Planck Institute). La misura è stata calcolata in 66 mila anni luce, quasi il doppio rispetto al record precedente. La misura ha consentito anche di ottenere una stima migliore della massa della galassia, derivata dalla velocità di rotazione della stessa, anch'essa rivista al rialzo. La Via Lattea ruota quindi più velocemente di quanti stimato il che può essere ricondotto alla materia oscura nell'alone galattico. La stima della massa rende quindi la nostra Galassia ancora più simile a quella di Andromeda, M31. 

La parallasse utilizzata per la misurazione. Credit NRAO/AUI/NASA

La parallasse utilizzata per la misurazione. Credit NRAO/AUI/NASA

I BRACCI DI SPIRALE

La Galassia ha dei bracci, come detto. Descrivono una spirale logaritmica inclinata di circa 12 gradi e, fino al 2008, si stimava esistessero quattro bracci maggiori aventi tutti origine al centro della Galassia e dai quali si dipartono bracci minori.

Braccio di Perseo

Si tratta del braccio più grande della Galassia, in direzione della costellazione del Sagittario. Anche noto come Braccio dei 3 Kiloparsec. Parte dalla costellazione dell'Aquila, passa tra il Braccio del Sagittario e quello del Cigno fino alle costellazioni di Cigno, Perseo e Poppa. Il punto di massima vicinanza al Sole si ha nella costellazione del Perseo, quindi è noto con questo nome. Ha un raggio di circa 35 mila anni luce e, secondo le ultime stime, il Braccio di Orione è una ramificazione del Braccio di Perseo e non più un braccio primario della nostra Galassia. Tra gli oggetti prevalenti accolti ci sono M1, M36, M37, M38, M52 e M103.

Braccio della Squadra-Cigno

Tra i bracci principali della Galassia, origina dalla costellazione dell'Aquila e si dirige verso Regolo, da cui il secondo nome di Braccio Regolo-Cigno. Si nasconde poi dietro il centro galattico ed esce alla visibilità nella costellazione del Cigno per arrivare poi in Cefeo e Cassiopea.

Braccio Scudo-Croce

Braccio secondario della Galassia, trae origine presumibilmente dal Braccio del Sagittario per poi deviare verso la Croce del Sud. Proprio questa zona rappresenta una delle maggiori in fatto di formazione stellare.

Braccio Carena-Sagittario

Tra i bracci maggiori della Galassia, quello del Sagittario è tra i più estesi ed il più interno rispetto alla nostra posizione. Origina dal lato opposto al nostro della Galassia, per uscir fuori nel Cigno e dirigersi verso la Carena. Molti degli oggetti di questo braccio ricadono nella costellazione del Sagittario. Tra gli oggetti ci sono M8, M11, M16, M17, M18, M20, M21, M24, M26, M55, NGC 33772.

Braccio di Orione

Braccio minore della Via Lattea, considerato maggiore fino al 2008. Al suo interno si trova il nostro Sistema Solare. Il punto più ricco si trova proprio nella costellazione di Orione e scorre tra due bracci importanti come Sagittario e Perseo. Forse si tratta di una ramificazione del Braccio del Perseo. Il nostro Sole si trova all'interno del Braccio di Orione, vicino al bordo della Bolla Locale, una cavità del mezzo interstellare esteso per circa 300 anni luce e con una densità di idrogeno neutro dieci volte inferiore alla media.
Gli oggetti visibili in questo braccio sono numerosissimi: gli oggetti di Messier numero 6, 7, 23, 25, 27, 29, 34, 35, 39, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 50, 57, 67, 73, 76, 78, 93, 97. Inoltre, la Nebulosa Rosetta, NGC 2264 e NGC 2451.

All'esterno dei bracci maggiori si distingue un anello di stelle e gas che le forze mareali hanno strappato ad altre galassie. Questo anello è detto Anello dell'Unicorno.

IL MISTERO DELLA RADIAZIONE GAMMA

Da una quarantina di anni è noto che nella Via Lattea è presente una radiazione a 511 kilo elettronVolt (keV). Una radiazione di questa energia è dovuta all'annichilazione elettrone-positrone. I positroni sono particelle di antimateria, con le stesse caratteristiche degli elettroni ma con carica opposta (e quindi positiva), originati dal decadimento radioattivo di alcuni isotopi di elementi pesanti come il nichel-56, l'alluminio-26 ed il titanio-44. Gli strumenti a bordo del satellite dell'ESA INTEGRAL hanno consentito di verificare che la sorgente di questa radiazione non è puntiforme, ma è racchiusa in un'area di spazio di circa 10 gradi quadrati intorno al centro galattico, coinvolgendo quindi una grande quantità di materia e di antimateria.
INTEGRAL ha dapprima consentito di verificare l'asimmetrica distribuzione della radiazione gamma nella Via Lattea, con accentramento verso il nucleo galattico ed asimmetria verso il disco galattico. A lungo si è ipotizzato che l'anomali fosse riconducibile alla materia oscura, dal momento che i positroni - elettricamente carichi - vengono influenzati dal campo magnetico e non possono quindi viaggiare per lunghe distanze. Visto che la radiazione era stata osservata in regioni che poco erano legate alla distribuzione delle stelle, la materia oscura sembrava l'elemento più convincente come fonte di positroni.
Invece, INTEGRAL ha permesso di scoprire che i positroni derivano dall'esplosione di stelle massicce, che lasciano dietro di sé elementi radioattivi che decadono in particelle più leggere, come positroni ed elettroni. Questi positroni possono viaggiare su lunghe distanze visto che le interazioni con il campo magnetico sono trascurabili. L'anomalia nella distribuzione della radiazione gamma è data quindi dai viaggi di questi positroni. Quelli prodotti nelle regioni del disco galattico si allontanano verso l'alone prima di essere annichiliti.Quelli prodotti vicino al bulge, invece, non riescono a fuggire per la presenza del grandissimo numero di stelle (il bulge è il rigonfiamento centrale della galassia) e vengono annichiliti, dando così la spiegazione per l'intensa radiazione gamma osservata in quella direzione. 

Le bolle di Fermi

Il 2010 ha visto il telescopio spaziale Fermi svelare la presenza di due bolle che si estendono per 50 mila anni luce sopra e sotto il disco galattico, bolle di radiazione gamma che sono state chiamate "Bolle di Fermi" o "Fermi Bubbles". Si tratta di una radiazione non riconducibile a oggetti specifici che da anni è campo di investigazione. Normalmente, la rilevazione dei raggi gamma permette di scoprire meravigliosi oggetti e strutture o fenomeni dell'astrofisica, ma questi sono sempre disturbati da altre sorgenti. Per ovviare a questo inconveniente, un team di ricercatori ha creato a febbraio 2015 l'algoritmo D3PO (Denoising, Deconvolving and Decomposing Photon Observations), grazie al quale si è potuta creare la più definita delle mappe della radiazione gamma del cielo, utilizzando i dati del satellite Fermi. In pratica con l'algoritmo D3PO, i ricercatori hanno scomposto il cielo gamma nei vari spettri di energia che compongono i fenomeni astrofisici e hanno ottenuto un'immagine a colori basata sia sui fotoni che provengono da sorgenti puntiformi, si sui fotoni legati all'emissione legata al mezzo interstellare nel suo insieme. Le Bolle di Fermi sarebbero quindi delle grandissime colonne di gas caldo che si stanno allontanando dal centro della nostra galassia. 

Il campo magnetico galattico

Componente immateriale della Galassia ma non di poco conto, il campo magnetico galattico fu ipotizzato per la prima volta da Enrico Fermi nel 1949. E' noto che una carica elettrica in moto produce un campo magnetico, e che il gas interstellare è composto parzialmente da particelle cariche in movimento, che quindi producono un campo magnetico.
Fermi stimò anche il valore del campo magnetico in 3x10-6Gauss, basandosi sul fatto che durante la lunga vita della Galassia si fosse giunti ad un equilibrio tra densità di energia cinetica e magnetica. In effetti il valore empiricamente riscontrato è di 3,5x10-6Gauss.
Ancora nel 1949, Hiltner e Hall notarono la polarizzazione delle stelle molto lontane (significa che l'intensità della luce non è uguale in ciascuna direzione ma si concentra maggiormente in alcune direzioni anziché in altre), e che la polarizzazione stessa cresceva al crescere della distanza. Le stelle emettono radiazioni non polarizzate quindi per dar vita a radiazioni polarizzate deve esserci qualche fattore esterno. Questo fattore esterno, inoltre, doveva trovarsi tra noi e le stelle, quindi nel mezzo interstellare, dal momento che al crescere della distanza cresceva anche la polarizzazione.
Misurazioni più precise ci furono quando Zeeman osservò che quando una sorgente luminosa emette in un campo magnetico, le righe del suo spettro vengono scisse in più componenti e la scissione cresce al crescere del campo magnetico e della lunghezza d'onda della radiazione.
Furono così osservati gli effetti tipici della polarizzazione nelle righe dell'idrogeno neutro (riga a 21 centimetri) e nei segnali delle pulsar, a testimonianza del campo magnetico galattico.

Quale futuro per la nostra galassia?

Via Lattea e M31, la galassia di Andromeda, rappresentano le maggiori esponenti delle galassie facenti parte del Gruppo Locale insieme alla galassia del Triangolo. Il Gruppo Locale, a sua volta, è compreso nel Superammasso Locale.
Si è sempre pensato che le due Nubi di Magellano fossero due galassie satelliti della nostra, mentre recenti dati sembrano dimostrare che queste galassie siano invece al loro primo e unico passaggio nei nostri dintorni.
Il futuro della Galassia è spesso indicato con il termine di Milkomeda, un nome fuso tra Milk Way (la nostra Via Lattea) e la galassia di Andromeda.
Infatti, la galassia di Andromeda è in avvicinamento alla nostra ad una velocità tra 100 e 140 km/s e tra circa 3 o 4 miliardi di anni le due giganti potrebbero entrare in collisione. L'evento porterebbe ad un mescolamento di stelle ed alla formazione di numerose altre stelle grazie allo sfregamento dei gas. Il risultato finale dovrebbe essere una gigantesca galassia ellittica, la cui formazione richiederebbe circa un miliardo di anni dall'inizio della collisione.
 

Ma la Via Lattea è normale?

Siamo soliti studiare tutte le altre galassie in base alla nostra, dando per scontato che la nostra sia "normale", comune. Ma ne siamo certi? Se lo sono chiesto nel 2017 scienziati della Satellites Around Galactic Analogs (SAGA) Survey in un lavoro pubblicato poi su Astrophysical Journal confrontando le galassie satellite della nostra con le galassie satellite di galassie simili alla nostra. Un lavoro che venne portato avanti già pochi anni fa su un campione ritenuto, però, troppo piccolo. I risultati parlano di forti diversità: le galassie satellite della Via Lattea sono notevolmente calme al contrario delle satelliti di altre galassie simili alla nostra che, invece, mostrano una forte propensione a produrre stelle. 

Una sorella della Via Lattea. Credit SDSS

Una sorella della Via Lattea. Credit SDSS

Ogni studio è basato sul concetto che la nostra Galassia non abbia nulla di speciale: ricerca della materia oscura, cosmologia, formazione stellare, formazione galattica stessa: e se invece la nostra Via Lattea non fosse un campione così comune nell'universo?


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andycolor - 23/10/2016 17:24:12
Meravigliosamente stupefacente!

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