Via Lattea, tutto ciò che serve sapere

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Come un’enorme spirale, la Via Lattea galleggia nello spazio. (Immagine: via Troy Oakes)

Per migliaia di anni, le persone hanno osservato con stupore quella striscia bianca che si stende nel cielo, niente di meno che la Via Lattea. Nell’era moderna, Galileo Galilei scoprì che essa è formata da innumerevoli stelle. Tuttavia, si è dovuto attendere il 20esimo secolo perché gli astronomi riuscissero a decifrare la sua forma e natura.

“La mia terza osservazione riguarda la natura della Via Lattea (…) non importa quale parte di essa si prenda di mira col telescopio, c’è sempre un enorme numero di stelle, molte delle quali molto grandi e luminose. Comunque, il numero di stelle piccole è assolutamente incalcolabile.”

Queste parole vennero scritte nel 1610, da un uomo che con il suo telescopio studiava corpi che non erano di questo mondo. Fu quel lavoro che fece guadagnare un posto nella storia a Galilei.

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Ruota di fuoco: La via Lattea, chiamata anche galassia, comprende una spirale gigantesca con circa 200 miliardi di stelle. Una sola di esse, è il nostro Sole. (Immagine: Robert Hurt / SSC / Caltech / JPL / NASA Robert Hurt)

Le terre descritte sono letteralmente fuori da questo mondo e il suo scritto porta il titolo di “Sidereus Nuncius” (Messaggere Stellari). In esso, il matematico e astronomo italiano presenta le sue osservazioni del satellite di Giove, la Luna e la Via Lattea. Prima di allora, la loro natura era un mistero o soggetti mitologici.

Il Filosofo Greco Democrito aveva già affermato nel V secolo a. C., che la striscia luminosa in cielo – conosciuta dall’ africano boscimane “Kung” come “spina dorsale della notte” – consisteva di innumerevoli stelle.

Via Lattea: il Mulino del firmamento

Dopo la scoperta di Galilei, tuttavia, sarebbero dovuti passare altri 150 anni prima che la struttura celeste fosse di nuovo oggetto di studi scientifici. Thomas Wright di County Durham credeva che le stelle fossero state sistemate in modo piatto a imitazione delle pale di un mulino, estese in tutto il cielo. Per lui, la Via Lattea non era altro che la proiezione di questo mulino.

Il filosofo Tedesco Immanuel Kant sviluppò questa teoria e si avvicinò molto a scoprire la verità. Nel suo “Storia Naturale Generale e la Teoria dei Cieli” pubblicato nel 1755, egli spiegò la Via Lattea come uno strato esteso e molto diluito di stelle. Il Sole, la Terra e gli altri pianeti erano parte di quel livello, ma non il suo centro.

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Da un lato, la galassia sembra un ruota leggermente curva. Ha un diametro di circa 100.000 anni luce e uno spessore di 5000. Attorno al centro, si trova un bulbo luminoso e sferico. (Immagine: Helmut Rohrer)

In base alla linea di vista, verticale o orizzontale, si può vedere un diverso numero di stelle. Ma come hanno fatto gli astronomi a scoprire che la vista della Via Lattea nel cielo rifletteva la sua vera struttura spaziale? Statistiche astronomiche redatte alla fine del 18esimo secolo da Friedrich Wilhelm Herschel proposero una soluzione: egli registrò le coordinate e la brillantezza di tutte le stelle che potè vedere tramite il telescopio.

Tuttavia, l’impresa fallì. Apparte l’inaffidabilità di queste misurazioni – per esempio, anche se era possibile determinare la luminosità apparente delle stelle, era impossibile stabilire la loro vera luminosità e la distanza – c’era anche un problema fondamentale: La via Lattea è piena di materia interstellare, gas e nuvole di polvere che assorbono la luce.

Ciò oscura la vista della regione centrale e rende impossibile osservare la struttura sovrastante. Per questo motivo, le statistiche non possono comprendere tutto il sistema, ma solo la regione del Sole in un raggio di circa 10,000 anni luce. Questo progresso è arrivato nel mezzo del 20esimo secolo, quando gli astronomi hanno imparato a guardare al cielo con occhi diversi, usando i radio-telescopi.

Uno sguardo attraverso la cortina di polvere

L’idrogeno è l’elemento più comune nell’universo, è parte della materia interstellare che riempie gli spazi tra le stelle e anche tutta la Via Lattea stessa. Ciò significa che la distribuzione delle nuvole d’idrogeno traccia la forma dell’intero sistema, in modo simile a come le ossa danno forma al corpo umano.  

Ma come è possibile che queste “ossa cosmiche” siano visibili? La risposta è fornita dalle nanoparticelle: nello stato fondamentale dell’idrogeno, la direzione di rivoluzione dei nuclei atomici e degli elettroni che orbitano intorno ad essi potrebbero finire in uno stato parallelo l’un con l’altro e dopo un certo tempo, ritornare al loro stato antiparallelo di base.

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Sguardo da vicino: questa immagine della parte centrale della Via Lattea mostra una regione di 1000 x 500 anni luce ed è stata presa con il telescopio MeerKAT che si trova in sudafrica, consistente in 64 radio antenne. (Immagine: SARAO)

Questo processo rilascia energia, che si irradia sotto forma di onde ed è compresa nello spettro radio delle onde elettromagnetiche. Nonostante la bassa densità di materia interstellare, gli atomi stanno costantemente collidendo, causando alle aree di idrogeno di brillare seguendo questa struttura.

Questa radiazione penetra la Cortina di polvere in maniera quasi indisturbata e può essere captata dai radio – telescopi. Grazie a ciò,  gli astronomi sono stati in grado di scoprire la struttura a spirale della Via Lattea. Tuttavia, nel 1970, i ricercatori hanno scoperto che l’idrogeno non era sufficiente come indicatore della morfologia della galassia perché, ad esempio, è meno concentrato nelle eliche della spirale di quanto ci si aspettasse. La ricerca quindi è iniziata daccapo.

Eliche in movimento

Si è scoperto che l’elemento più importante sono le nuvole di molecole interstellari, che emettono radiazioni di monossido di carbonio (CO). Ora, sta diventando gradualmente possibile definire l’immagine della Via Lattea e la galassia (dal Greco antico “gala”, “latte”) è proprio a forma di ruota piegata, del diametro di 100.000 anni luce e spessa 5000.

Il centro della ruota con i suoi buchi neri è circondata da un rigonfiamento sferico pieno di stelle e una struttura inserita a forma di sigaro, una specie di barra. A circa 15.000 anni luce dal centro, si stende un anello che consiste di polveri e gas e stelle.

La galassia è composta da molte braccia e la maggior parte di esse porta il nome della costellazione in cui possiamo osservarle: il braccio del Sagittario e di Perseo, il braccio di Norma e Scutum-Crux, le braccia dei 3 Kiloparsec e il braccio del Cigno.

Il nostro sistema solare si trova nel braccio di Orione, a 26.000 anni luce di distanza dal centro e quasi sul piano centrale. Il sistema, che contiene circa 200 miliardi di soli, è circondato da un alone sferico contenente migliaia di grappoli stellari e una regione sferica che consiste di un plasma d’idrogeno molto sottile.

L’intera galassia ruota, con gli oggetti vicini al centro che ruotano più velocemente e quelli più lontani più lentamente. La curva di questo differenziale di rotazione mostra delle irregolarità che non possono essere spiegate solo dalla massa visibile.

È probabile che in questo caso giochi un ruolo la materia oscura e che gli astronomi debbano affrontare un altro problema: nonostante la rotazione, i bracci spiralici restano immutati, mantenendo la loro forma per miliardi di anni. Una spiegazione per questo fenomeno è che le onde d’urto che si propagano attraverso l’intero sistema tengano compatta la materia. I ricercatori stanno ancora chiedendosi che cosa causi queste onde di densità.

Fornito da: Max Planck Society [Nota: Materiale soggetto a possibili modifiche per lunghezza e contenuti.]

Articolo in inglese: http://www.visiontimes.com/2018/08/21/all-you-need-to-know-about-the-milky-way.html