Le galassie a spirale, che rappresentano i ¾ della popolazione
dell’Universo, hanno degli stupendi bracci a spirale. Ma
cosa sono realmente?
Per scoprirlo partiamo da una semplice osservazione: nei bracci di
spirale vi è una densità maggiore del 15-20% di materiale. Questi, quindi, si
rendono visibili perché ci sono più stelle e gas che nel resto del disco.
Le stelle nelle galassie non hanno tutte la stessa velocità angolare.
Questo significa che un giro completo attorno al centro richiede un periodo diverso a seconda
della distanza dal centro.
Si potrebbe pensare, quindi, che il problema sia stato risolto. Per
qualche motivo esistono delle concentrazioni di stelle che mano a mano che
ruotano con velocità diverse attorno al centro formano i bracci di spirale.
Questo modello, però, ha un piccolo problema: non funziona!
Se i bracci fossero composti sempre dallo stesso materiale, deformato poi
dalla rotazione, non potrebbero esistere per più di poche centinaia di milioni
di anni. Dopo appena un paio di orbite risulterebbero così distorti da
mescolarsi e scomparire.
Poiché osserviamo milioni di galassie a spirale, è impossibile pensare
che le stiamo vedendo tutte in quei pochi milioni di anni nei quali mostrano i
bracci, se non altro perché basta guardare lontano nello spazio per farlo anche
nel tempo e riuscire a scoprire oggetti delle più diverse età.
Ma allora, cosa sono e come si creano i bracci di spirale?
Può sembrare assurdo, ma i bracci di spirale non sono altro che delle
enormi onde sonore che si propagano in modo indipendente dalla materia sul
disco delle galassie a spirale.
In linguaggio più tecnico si definiscono onde di densità, ma il principio
fisico alla base della loro formazione è identico a quello che ci consente di
sentire il suono qui sulla Terra, con una piccola differenza: stiamo infatti
osservando dei mostri estesi per decine di migliaia di anni luce, quindi anche
le onde sonore che si sviluppano sono mostri con una lunghezza d’onda di
altrettante migliaia di anni luce.
Di fatto, è impossibile per qualsiasi apparato percepire il suono
associato a queste speciali onde sonore, ma questo non rende di certo meno
valida la loro esistenza.
L’onda sonora in un disco galattico ha una vita a se stante indipendente
dalla materia, per questo motivo non si attorciglia a causa delle diverse velocità
di rotazione di gas e stelle.
I bracci di spirale quindi non sono altro che le onde sonore rese
visibili dal materiale che si ritrova ad attraversarle.
Possiamo concepire un tale fenomeno con un paragone molto più familiare.
Immaginiamo di percorrere un’autostrada trafficata, ma senza rallentamenti.
Poi, si incontra un camion in lento movimento. In questo punto le auto
rallentano e si avvicinano, probabilmente formando una coda che una volta superato
l’ostacolo si dissolverà.
Il camion è un’onda di densità di una galassia: un punto nel quale il
materiale deve rallentare la sua corsa e comprimersi, prima di superare
l’ostacolo e riprendere la velocità di crociera originaria.
Una tipica stella impiega qualche milione di anni per percorrere un
braccio di spirale, ma l’attraversamento produce degli effetti imprevedibili e
importantissimi.
Quando le grandi quantità di gas freddo entrano in un braccio di spirale,
sono costrette a comprimersi. Questa compressione innesca dei vivaci processi
di formazione stellare, che probabilmente non sarebbero stati possibili senza
il calcio iniziale offerto dall’onda di densità.
Non è infatti un caso che all’esterno dei bracci di spirale si rendano
visibili ingenti quantità di nebulose oscure, mentre nel mezzo del braccio
compaiono brillanti stelle azzurre estremamente giovani e immense distese di
nebulose ad emissione.
I bracci a spirale delle galassie sono di fatto coloro che innescano e
regolano i processi di formazione stellare, garantendo un ricambio
generazionale costante nella popolazione stellare della galassia.
Davvero magnifico!
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