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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); 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". Quest’ultima, 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 dell’ammasso, 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!
(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. dell’idrogeno neutro. La larghezza della riga dipende infatti dalla velocità di rotazione delle nubi di idrogeno e quest’ultima 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

 

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. 

BIBLIOGRAFIA:
M.Rigutti, Cento miliardi di stelle, Giunti, 1995.
P.Bianucci e W.Ferreri, Atlante dell'Universo, Utet, 1997.
J.Herrmann, Atlante di Astronomia, Sperling & Kupfer, 1992.
G.Vanin, Atlante fotografico dell'Universo, Mondadori, 1995.
I.Ridpath e W.Tirion, Guida delle stelle e dei pianeti, Muzzio, 1988.
W.Ferreri, Come osservare il cielo, Il Castello, 1996.
P.Bianucci, Stella per stella, Giunti, 1997.
Colin A.Ronan, L’Universo, Mondadori, 1991.
Voce "Galassia", Enciclopedia Treccani delle Scienze fisiche.
[ Materiale raccolto da Pietro Musilli  - Roma 1997 ]