Perché le galassie sono piatte (e la Terra no)

L’universo trabocca di roba piatta. La maggior parte delle galassie, inclusa la Via Lattea, sono delle pizze di stelle relativamente sottili. Tutti i pianeti del sistema solare (quelli veri, non Plutone) orbitano più o meno sullo stesso piano. E non è un caso.

The plane along which all (real) planets orbit around the Sun. credit: pics-about-space.com

Il piano su cui tutti i (veri) pianeti orbitano attorno al Sole. credit: pics-about-space.com

Le galassie e i sistemi di pianeti si formano allo stesso modo: coagulando nubi di gas. Anche se, ovviamente, con dimensioni molto diverse.

Immaginate di lanciare nello spazio uno sbuffo di atomi. Spingeteli in direzioni casuali: uno da una parte, uno da un’altra, uno in su, uno in giù. Se non avete barato, si scontrano l’uno con l’altro e, per via della gravità, iniziano a raggrumarsi. A meno che gli atomi si siano scontrati frontalmente (cioè, la maggior parte delle volte), questi grumi iniziano a girare ed attrarsi tra loro, scontrandosi e formando blocchi rotanti più grandi.

Con ognuna di queste collisioni, i grumi di atomi si allineano, annullano tutto il movimento che avevano in direzioni opposte, ma continuano a girare (in termini da fisici pomposi si chiama conservazione del momento angolare). Un po’ come i blob nel video qui sopra: pensateli come ad una galassia che si forma vista “da sopra”.

Lentamente, tutta la nube si appiattisce. Se è una galassia, le sue stelle staranno su quel piano, mentre nel Sistema Solare quello è il piano su cui orbitano i pianeti.

Anche altre galassie e sistemi planetari girano, ma ognuno inclinato a modo suo, perché si sono formati da nubi di gas diverse tra loro.

Una marea di galassie fotografate dal telescopio spaziale Hubble: girano ognuna su un piano diverso. Credit: NASA/wikimedia

Ma anche stelle e pianeti si formano addensando gas: perché non sono piatti anche loro?

Il fatto è che pianeti e stelle sono molto più densi delle galassie. I loro grumi di gas sono molto vicini tra loro e quindi sentono molto più forte l’attrazione verso il centro del grumo, che diventa più forte del meccanismo che li appiattisce. Perciò pianeti e stelle diventano sfere.

Saturno si è formato attraverso tutte le fasi: la maggior parte della materia è andata all’enorme pianeta (chiaramente sferico), ma un po’ ha formato alcune delle sue molte lune più o meno rotonde, e gli ultimi rarefatti rimasugli sono finiti nei suoi famosi—e piattissimi—anelli.

Tondo, piatto, tondo: Saturno, i suoi anelli e quattro delle sue lune. Credit: NASA/wikimedia

Per saperne di più
  • Un lungo ma eccellente post del grande Neil DeGrasse Tyson su pianeti, galassie e l’essere rotondi
  • Minutephysics ha fatto un bel video (da cui ho preso diverse cose) che spiega più tecnicamente come funzionano queste cose, e perché funzionano solo in un universo tridimensionale

 

Cover photo: CC0 WikiImages/pixabay

La cosa più lontana che abbiamo mai visto

Usando il telescopio spaziale Hubble, gli scienziati della NASA hanno trovato, dalle parti del Grande Carro, una galassia lontanissima. Così lontanissima che è l’oggetto più lontano che sia mai stato trovato.

Questa galassia, chiamata GN-z11, è così lontana che la sua luce impiega 13.4 miliardi di anni a raggiungerci. Perciò, GN-z11 esisteva già “solo” 400 milioni di anni dopo il Big Bang. Per metterlo in prospettiva, se l’universo fosse una persona di 30 anni, avrebbe GN-z11 da quando aveva circa 11 mesi.

“È incredibile che una galassia così grande esistesse solo 2-300 milioni di anni dopo la formazione delle primissime stelle”, spiega Garth Illingworth dell’Università della California a Santa Cruz.

L’unico modo perché sia possibile è che GN-z11 crescesse molto velocemente. Infatti, sembra che formasse nuove stelle 20 volte più veloce della Via Lattea, pur rimanendo molto piccola (25 volte più piccola e 100 volte meno massiccia)..

Questa è solo la prima di queste antichissime galassie che troviamo: nel 2018 la NASA lancerà il telescopio spaziale James Webb, molto più potente di Hubble. Secondo Illingworth: “Questa scoperta mostra che il telescopio Webb troverà sicuramente molte altre giovani galassie, arrivando fino a quando si formarono le prime galassie.

 

Foto di copertina: Mike + Telescope, CC-BY-SA Michael Saechang, via Flickr. Some rights reserved.

Cannocchiali nello spazio

Da Galileo in poi, usiamo lenti e cannocchiali per esplorare l’universo. Ma l’universo stesso ci dà delle lenti con cui osservarlo. Anche se è un po’ più complicato.

Questa bellissima foto mostra quattro galassie (i quattro pallini gialli al centro), che si stanno lentamente scontrando l’una con l’altra a circa un miliardo di anni luce da noi. Dandogli tempo, finiranno per essere un unico blob galattico.

La mia parte preferita è quella specie di aura blu che si vede intorno a queste galassie. Quella è la luce di un’altra galassia, lontano sullo sfondo, che non si vede perché è coperta dalle quattro davanti. Guardando bene, infatti, si vede pure che l’aura blu è fatta di quattro immagini distorte della galassia: si vede il centro (i pallini più chiari), la struttura a spirale della galassia e tutto quanto.

Quando l’ho vista mi sono entusiasmato perché per la prima volta ho visto una lente gravitazionale in funzione.

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Uno schema di come la luce della galassia lontana ci raggiunge attraverso una lente gravitazionale. Credit: NASA/ESA

La lente gravitazionale funziona più o meno così: la gravità di un oggetto nello spazio devia la luce che gli passa vicino, seppure di pochissimo. Più massa ha un oggetto, più riesce a deviare la luce. Perciò un oggetto con moltissima massa, come una galassia, devia significativamente la luce, così anche cose nascoste in secondo piano diventano visibili. Ed ecco che appare la nostra galassia blu, distorta attorno alle quattro che gli stanno in realtà davanti.

Oltre che una figata, le lenti gravitazionali sono anche utili. Infatti, sapendo di quanto la luce è stata deviata, si può stimare abbastanza precisamente la massa delle galassie in primo piano, compresa la materia oscura, che altrimenti non sarebbe misurabile.

Foto di copertina: Dr Richard Massey, Durham University.