Via Lattea: perché la nostra galassia ha la forma a spirale | Astronomia

La Via Lattea, il cui nome deriva direttamente dal temine greco “galaxias” cioè latteo che gli antichi utilizzavano per designarla, è la nostra casa. Nostra e di altri 200 miliardi di stelle almeno, oltre ad un mostruoso buco nero nel centro noto come Sagittarius A*. Nei cieli più limpidi e meno inquinati è possibile osservare uno degli enormi bracci di questa galassia a forma di spirare, lunghi circa 50.000 anni luce. Ma come si sono generati e perché? Alcuni scienziati sembrano finalmente avere una risposta a questa domanda.

Scatto che mostra la Via Lattea dalla Terra

Le forme delle galassie

Gli ammassi di stelle dispersi nel nostro universo possono essere di tante forme diverse. Molto comune è il tipo galassia elittica e hanno la forma di un elissoide più o meno eccentrico – alcune sono molto simili a delle sfere, altre hanno un profilo più elissoidale. Tipicamente si tratta di galassie molto vecchie con pochissimo materiale interstellare e quindi con un tasso di formazione stellare molto ridotto.

Un secondo tipo è quello delle galassie a spirale, forse quelle più affascinanti per la loro regolarità. Una galassia a spirale è caratterizzata da una un disco centrale di forma più o meno circolare da cui si diramano dei bracci che seguono una spirale logaritmica. Proprio questa particolare regolarità nella forma ha spinto gli scienziati ad approfondire. La nostra Via Lattea è una galassia a spirale barrata: significa che i bracci non partono dal bulbo centrale, ma dai sui prolungamenti.

Infine esistono altre forme di galassie come quelle lenticolari, una sorta di via di mezzo tra le ellittiche e a spirale, e quelle irregolari che non hanno una forma ben definita e regolare. Si pensa che queste ultime vengano generate in seguito a sconti tra galassie che distruggono la struttura originale. Ma la domanda è che cosa caratterizza quella struttura? In particolare perché la nostra Via Lattea ha un forma a spirale barrata?

La forma a spirale della Via Lattea

La questione di come la Via Lattea sia stata plasmata nella sua forma a spirale così regolare ed affascinante è rimasta irrisolta per lungo tempo. La Universities Space Research Association ha annunciato che grazie a nuove osservazioni su un’altra galassia stanno facendo luce su come questi enormi ammassi di stelle possano generare una forma di spirale come la nostra Via Lattea. Secondo le ricerche dello Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA), i campi magnetici giocherebbero un ruolo fondamentale nella formazione delle galassie. Il Dott. Enrique Lopez-Rodriguez, scienziato della University Space Research Association presso il SOFIA Science Center all’Ames Research Center della NASA nella Silicon Valley in California, ha spiegato:

I campi magnetici sono invisibili, ma possono influenzare l’evoluzione di una galassia. Abbiamo una buona comprensione di come la gravità influenza le strutture galattiche, ma stiamo appena iniziando a imparare il ruolo dei campi magnetici.

Sembra che i campi magnetici nelle galassie a spirale come la Via Lattea siano allineati con i bracci della spirale lungo tutta la struttura della galassia stessa per oltre 24.000 anni luce. L’allineamento dei campi magnetici con i processi di formazione stellare implica che le forze gravitazionali che hanno creato la forma a spirale tendano a deformare anche i campi magnetici. L’allineamento supporta la teoria principale che descrive come le braccia siano costrette nella loro forma a spirale, nota come “teoria dell’onda di densità“.

Rappresentazione dei campi magnetici nei bracci della galassia M77 (fonte: NASA)

Gli scienziati hanno misurato i campi magnetici lungo le spirali della galassia chiamata NGC 1068 o M77. I campi – illustrati anche nell’immagine – sembrano seguire le linee descritte dai bracci. La galassia M77 si trova a 47 milioni di anni luce di distanza dalla Via Lattea, nella costellazione del Cetus. Ha un buco nero supermassiccio attivo al centro che è due volte più grande del buco nero nel cuore della nostra galassia della Via Lattea. Le sue braccia vorticose sono piene di polvere, gas e quindo sono luoghi di intensa formazione stellare, detti anche starburst.

Grazie alle osservazioni agli infrarossi del SOFIA è stato possibile rivelare quello che non era visibile all’occhio umano: i campi magnetici che seguono pedissequamente i bracci di una galassia a spirale popolati densamente di stelle neonate. Questo è in accordo con la “teoria dell’onda di densità”. Essa afferma che polvere, gas e stelle nei bracci della galassie a spirale non hanno una posizione fissata come pale di un ventilatore: al contrario il materiale si muove lungo i bracci mentre la gravità lo comprime, come degli oggetti su di un nastro trasportatore. L’allineamento del campo magnetico si estende su tutta la lunghezza dell’enorme braccio della galassia, lungo circa 24.000 anni luce. Ciò implica che le forze gravitazionali che hanno creato la forma a spirale della galassia stanno anche comprimendo il suo campo magnetico. I risultati sono stati pubblicati sull’Astrophysical Journal. Lopez-Rodriquez continua a spiegare:

Questa è la prima volta che vediamo campi magnetici allineati su scale così grandi in relazione con la nascita di stelle nei bracci a spirale. È sempre emozionante avere prove sperimentali come questa da SOFIA a supporto delle teorie.

I campi magnetici celesti sono notoriamente difficili da osservare. Lo strumento più recente di SOFIA, High-resolution Airborne Wideband Camera-Plus, o HAWC +, utilizza la luce a infrarossi per osservare i granelli di polvere celeste, che si allineano perpendicolarmente alle linee del campo magnetico. Da questi risultati, gli astronomi possono dedurre la forma e la direzione del campo magnetico delle galassie come la Via Lattea altrimenti invisibile. La luce infrarossa fornisce informazioni chiave sui campi magnetici perché il segnale non è contaminato dall’emissione di altri meccanismi, come la luce visibile diffusa e la radiazione da particelle ad alta energia. La capacità di SOFIA di studiare la galassia con luce infrarossa, in particolare alla lunghezza d’onda di 89 micron, ha rivelato aspetti precedentemente sconosciuti dei suoi campi magnetici.

Il sistema SOFIA

Ulteriori osservazioni come queste da SOFIA sono necessarie per comprendere come i campi magnetici influenzano la formazione e l’evoluzione di altri tipi di galassie, come quelle con forme irregolari. I campi magnetici dunque tendono a rifinire la forma di galassie come la nostra Via Lattea e probabilmente giocano un ruolo fondamentale nell’evoluzione e la formazione di queste. Con questa nuova metodologia di misura e i dati ricavati si spera sarà possibile arrivare a formulare ipotesi più precise anche sulla genesi dell’intero universo e sul suo futuro. Dalla sezione scienze è tutto! Continuate a seguirci!