La nostra Galassia è simile in quanto a forma ad un disco schiacciato con un leggero rigonfiamento al centro: il suo diametro misura 80000 anni luce ed il suo massimo spessore è di circa 20000 anni luce.
Il Sole occupa una posizione molto eccentrica: si trova a 27000 anni luce dal centro, dove lo spessore della Galassia è inferiore a 6000 anni luce.
Sul piano centrale, chiamato equatore galattico, la materia è distribuita in braccia a forma di spirale che ruotano attorno alla sezione centrale più densa di stelle, il nucleo. Un volume sferico di diametro poco superiore a quello galattico è riempito da anmassi globulari, grappoli di stelle che come satelliti ruotano attorno al centro galattico.
 

Il primo ad intuire che il colore biancastro di quella fascia ad arco che si trova in cielo fosse dovuto all'enorme numero di stelle che si addensano in tale direzione fu Galileo. Ciò costituisce la prova della forma discoidale della nostra galassia: guardando in direzioni giacenti sul disco si incontrano stelle che appaiono tutte proiettate sulla volta celeste a formare il bianco arco della Via Lattea, mentre in direzio-ne perpendicolare al disco si incontrano relativamente poche stelle, che si trovano tutte come il Sole sopra o a poca distanza dall'equatore galattico, ed appaiono sparpagliate in cielo a causa della loro vicinanza
Le difficoltà nel determinare forma e dimensioni della Galassia scaturivano dall'impossibilità di determi-nare la distanza di ogni singola stella di essa: gli antichi infatti immaginavano la volta celeste come un soffitto a cui le stelle erano appiccicate. Fu W. Herschel in collaborazione con il figlio ad intuire per primo la forma schiacciata della Galassia, osservando che stelle deboli. e quindi potenzialmente molto lontane, si trovavano per la maggior pane in prossimità della Via Lattea, e che percorrendo la stessa si incontra più o meno lo stesso numero di stelle (che spinse gli Herschel ad ipotizzare che il Sole si trovasse al centro della Galassia). Tali osservazioni sulla forma vennero confermate da Kapteyn agli inizi del 900 grazie al metodo della parallasse trigonometnca, così come le erronee congetture sulla posizione del Sole nella Galassia.
Si ripropose infatti all'inizio del secolo l'illusione che l'uomo fosse al centro dell'universo, ritenendo la posizione del sistema solare centrale nella Via Lattea. Ma, cosi come non è possibile determinare la posizione all'interno di un bosco in cui la nebbia fa apparire uniforme la densità degli alberi in ogni di-rezione, non è possibile determinare la posizione del Sole nella Galassia senza considerare la presenza di una "nebbia" galattica, costituita da materia interstellare, che assorbe in misura maggiore le radiazioni provenienti dal centro. Il Copernico della situazione fu l'americano H. Shapley, che notò una maggiore concentrazione degli ammassi globulari in direzione della costellazione del Sagittario, in cui quindi poteva essere situato il centro galattico. L'idea trovò in seguito numerose conferme: per esempio verme smentita l'uniformità della Via Lattea, essendo state rilevate molte più stelle in direzione del Sagittario, e vennero scoperti numerosi altri oggetti in quella zona, come le stelle variabili chiamate RR Lyrae che, essendo nota la loro grandezza assoluta, hanno permesso di determinare con precisione la distanza dal centro galattico (circa 30000 armi luce).
 

Se la Terra smettesse di ruotare attorno ai Sole, precipiterebbe su di esso a causa dell'attrazione gravitazionale. Vale lo stesso per la Galassia, la cui configurazione è garantita dalla presenza della forza centrifuga originata dalla rotazione che previene il collasso della materia nel nucleo. Le stelle che ci appaiono statiche sulla volta celeste possiedono in realtà due moti propri, carat-terizzati l'una dalla velocità tangenziale e l'altro da quella radiale. Il primo spostamento si svolge in direzione perpendicolare a noi, in direzione Sole-stella, ed è di difficile rilevazione, anche se le stelle si muovono rispetto al Sole con velocità nell'ordine di 10 o 20 Km/sec, per via della grande distanza che fa apparire grandi spostamenti come impercettibili spostamenti angolari. Conoscendo la distanza della stella e lo spostamento angolare in un anno, è possibile risalire al numero di Km/sec percorsi dalla stella: se ad esempio una stella posta a 10 anni luce percorre in un anno 600 milioni di chilometri, dalla Terra si rileva uno spostamento angolare di I’’ che identifica un tratto percorso in direzione perpendicolare alla linea della visuale con una velocità detta tangenziale perché il moto avviene in direzione tangente alla sfera celeste. Lo spostamento, di allontanamento o avvicinamento, della stella in direzione radiale è come già detto determinabile grazie all'effetto Doppler. Sommando i quadrati delle due velocità ed estraendo la radice quadrata si ottiene la velocità spa-ziale della stella rispetto al Sole. La Galassia quindi si presenta come un corpo in rotazione: il nucleo ruota come un corpo solido (in cui la velocità angolare cresce al crescere della distanza), da esso fino ad una distanza di poco infe-riore a quella solare la velocità resta costante intorno ai 220 Km/sec, mentre in seguito più ci si allontana dal centro, più la velocità diminuisce. Gli ammassi globulari, disposti sfericamente attorno al disco, ruotano invece molto più lentamente, a circa 50 Km/sec. Si ha quindi un insieme di sistemi, interposti tra quello lento e sferico degli ammassi globulari, e quello appiattito e molto veloce del disco dove si concentrano le stelle più giovani, che contengono stelle di varia età: quanto meno schiacciato è il sistema, tanto più numerose sono le stelle di antica formazione.
 

La massa totale della Galassia è determinabile applicando le leggi di Newton considerando che la forza centrifuga sul Sole è sufficiente ad equilibrare l'attrazione gravitazionale di tutta la materia conte-nuta tra il Sole ed il centro, in 27000 anni luce, ed equivale a quella di 100 miliardi di Soli. Solo il 2% di questa massa si trova sotto forma di materia interstellare, la quale è distribuita in quantità maggiore man mano che cresce la distanza dal nucleo. Anche le stelle possono costituire raggruppamenti, detti ammassi, che possono essere globulari o aperti. Negli ammassi globulari le stelle sono raggruppate in "grappoli" con una densità 50000 volte superiore a quella nelle vicinanze del Sole, cosi fittamente che risulta impossibile risolvere le singole stelle, e non vi è presenza di materia interstellare , così come nel nucleo galattico che può essere considerato un ammasso globulare gigante. Attorno ad esso ruotano circa 100 ammassi globulari di diametro almeno di 10 volte inferiore. Nelle vicinanze del disco galattico si trovano invece gli ammassi aperti, di forma irregolare, aventi molte stelle meno rispetto a quelli globulari ma molta più materia interstellare: l'esempio più famoso è dato dalle Pleiadi che ,presso la costellazione del Toro, disegnano una sorta di punto interrogativo nel cielo stellato.

Lo studio della galassia di Andromeda ha permesso di definire alcuni importanti concetti che sono stati m seguito applicati alla Galassia. Nel 1943 osservando M31 si definirono le due principali classi di stelle, o popolazioni: la prima, costituita da stelle di recente formazione (azzurre), ancora circondate da materia interstellare, e la seconda, costituita da stelle rosse ormai avviate verso la fine, concentrate nel nucleo e negli ammassi globulari, il cui spazio circostante è privo di materia interstellare.
Studi analoghi compiuti sulla nostra Galassia hanno permesso di affinare le conoscenze sulla forma della Galassia. Infatti le stelle azzurre non sono state rilevate uniformemente sul piano galattico, ma disposte su tre file parallele, che indicano la presenza di altrettante braccia spirali.
Inoltre l'astronomo Munch scopri che lo spettro di giovani stelle azzurre, situate lontano da noi sul piano galattico, era solcato oltre che dalle righe scure caratteristiche del tipo spettrale anche da sottili righe doppie o triple dovute ad altrettante nubi di gas interstellare interposte tra noi e le stelle, che per effetto del moto di rotazione galattica differenziale hanno diverse velocità radiali e quindi diversi spostamenti Doppler. Conoscendo la distanza ditali nubi dal Sole è stato possibile determinare l'esatta posizione di queste nubi: è stato riscontrato che esse disegnano tre braccia spirali coincidenti con quelle già osservate nelle giganti azzurre.
Oltre alle due popolazioni principali sono state definite molte popolazioni di stelle aventi età intermedia; si pensa inoltre che le stelle di popolazione Il abbiano conservato la posizione che occupavano al tempo della nascita della Galassia: essa probabilmente inizialmente era costituita da un enorme ammasso sferico di gas in rotazione, in cui processi di contrazione gravitazionale hanno originato le prime stelle. Nella rotazione la sfera di gas è andata appiattendosi, ma le stelle di prima formazione hanno mantenuto la posizione originaria, costituendo gli ammassi globulari che occupano un volume sferico inviluppante tutta la Galassia.
 

L'astronomia ottica non permette di delineare con precisione la forma della Galassia, ragion per cui gli studi sono stati indirizzati verso galassie simili alla nostra, come quella di Andromeda. La radioastronomia ha permesso di superare questo handicap permettendo ad esempio di tracciare quasi al completo il cammino delle braccia spirali. La prima sensazionale scoperta m questo campo risale al 1931, quando la Bell Telephone incaricò l'ing. Karl Jansky di scoprire un sistema con cui eliminare i rumori di fondo durante le comunicazioni transoceaniehe. Questi scopri una fonte aggiuntiva a quelle prodotte dall'uomo, che si spostava regolarmente nel cielo durante il giorno e durante le stagioni, situata in direzione del Sagittario, cioè dove gli astronomi ritenevano fosse situato il centro della Via Lattea. La scoperta lasciò in un primo tempo indifferenti la maggior parte degli astronomi, ma le necessità belliche di accelerare lo sviluppo del radar fornirono agli scienziati molti strumenti per Io studio radioastronomico del cielo. Rispetto all'astronomia ottica, questa tecnica fornisce consistenti vantaggi, siccome le onde radio hanno lunghezza d'onda notevolmente maggiore rispetto alle dimensioni delle particelle solide e quindi non sono diffratte da esse come invece accade alle radiazioni visibili, pur essendo della stessa natura. Inoltre l'elemento in assoluto più presente nello spazio cosmico è l'idrogeno interstellare che si trova ad una temperatura di circa 2000C sotto zero e non emette  e non assorbe onde luminose: l'unico sistema per determinare distribuzione ed abbondanza dell'idrogeno freddo nell'universo consiste nel captare l'unica radiazione che emette, di lunghezza d'onda pari a 21 cm e che si trova quindi nel dominio radio. Lo studio radioastronomico della Galassia ha messo in luce che essa emette uno spettro continuo, che spazia da lunghezze d'onda di pochi centimetri a lunghezze d'onda di parecchi metri. Le emissioni sono più intense in direzione del centro, verso il Sagittario, mentre emissioni di onde aventi lunghezza d'onda superiori ai 10 m sono uniformi (sappiamo dagli studi sulla galassia di Andromeda che la Galassia è circondata da un alone sferico radioemittente) e si ritiene che esse siano originate non dal moto di agitazione termica delle particelle come l'emissione ottica, ma dal movimento a spirale di sciami di elettroni nel campo magnetico galattico a velocità prossime a quella della luce.L'osservazione delle radiazioni emesse dall'idrogeno freddo, aventi lunghezza d'onda di 21 cm e ori-ginatesi da una strana inversione del senso di rotazione dell'elettrone che avviene ogni 500 armi, ha permesso di stabilire il cammino delle braccia spirali della Galassia, trovandosi l'idrogeno in gran parte nelle stesse spirali, fino a 50000 anni luce da noi, al di là del nucleo galattico. Inoltre si è scoperto che la distribuzione è concentrata sul piano dell'equatore galattico sino ad una distanza dal nucleo di 27000 anni luce: oltre essa, subisce una curvatura verso le galassie più vicine, le nubi di Magellano, il che farebbe pensare ad un attrazione gravitazionale esercitata da queste ultime: ma i calcoli hanno smen-tito quest'ipotesi, lasciando la questione almeno per ora priva di spiegazioni. I radiotelescopi captano onde elettromagnetiche la cui lunghezza d'onda spazia da 1  mm a più di 1 km; i segnali se ricevuti da più radiotelescopi e combinati danno riproduzioni più accurate: l'immagine mostra le 27 antenne del centro di Socorro, in New Mexico
 

Gli astronomi devono basarsi su una miriade di piccoli indizi per determinare come la nostra galassia e le sue simili siano nate circa un miliardo di anni dopo il big bang e come abbiano assunto la loro forma attuale. Tali indizi sono l'età, la distribuzione e la composizione chimica di stelle e ammassi stellari. Tutto ciò si ricava attraverso l'osservazione di parametri quali il colore e la luminosità. Ci sono diverse ipotesi sulla nascita della nostra galassia, la via Lattea, in base alle quali alcuni osservatori ritengono che la causa della sua formazione sia nel collasso di una grande nube di gas, altri invece nella fusione di numerosi frammenti di nube che diede origine alla protogalassia.Tutti i ricercatori riconoscono comunque il contributo che la nascita delle stelle e le esplosioni di supernova hanno dato alla formazione della via Lattea e l'influsso che tali fenomeni ancora esercitano sulla sua struttura e il suo destino.La nostra galassia si presenta come un disco, leggermente rigonfio nella zona centrale, composto essenzialmente da stelle e materia interstellare, gas e polveri che non si distribuiscono uniformemente ma secondo bracci a spirale.Oltre al disco, che contiene la maggior parte della materia, la Galassia è formata da un certo numero di ammassi globulari e da numerose stelle isolate, sparsi in una zona pressochè sferica concentrica al disco, chiamata alone. Una delle stelle di mezza età posta nel disco è il Sole che si trova in prossimità del piano equatoriale del sistema sul bordo di un braccio a spirale, a una distanza di circa 25.000 anni luce dal centro.La presenza del sole nella nostra galassia è stata scoperta meno di 70 anni fa, quando Lindblad e Oort formularono l'ipotesi che la via Lattea fosse appiattita e animata da rotazione differenziale, ipotesi confermata alcuni anni dopo da Plaskett e Pearce.Oltre al disco e all'alone la Galassia contiene anche un rigonfiamento centrale formato prevalentemente da stelle vecchie e all'interno un nucleo, celato dalle stelle e dalle nubi di gas del rigonfiamento. Tutte e quattro queste componenti sembrano immerse in una grande aura oscura di materia invisibile, la cui natura è attualmente oggetto di aspri dibattiti. Come osservato in precedenza numerose ipotesi sono state fatte sulla formazione della Via Lattea e forse l'unica che raccoglie un consenso generale è che il rigonfiamento si sia formato per primo per il collasso di una nube di gas. Ecco alcuni dei principali modelli proposti dai vari astronomi. Nel 1958 Oort propose un modello secondo il quale la popolazione delle stelle che si erano formate nell'alone si sarebbe disposta in una struttura appiattita. Nel frattempo l'alone era alimentato da nuove stelle condensatesi dall'idrogeno residuo. Altri astronomi preferiscono però considerare le due popolazioni distinte, come Rerman e Suchkov che hanno ipotizzato una soluzione di continuità tra la formazione delle stelle dell'alone e del disco. Un forte vento alimentato da esplosioni di supernova avrebbe impedito la formazione di stelle nel disco per qualche miliardo di anni, espellendo così una frazione significativa della massa della protogalassia nello spazio intergalattico, processo simile a quello che potrebbe essere avvenuto nella Grande Nube di Magellano. Altre scoperte alimentarono l'ipotesi che le componenti galattiche fossero separate, come per esempio M33, una galassia a spirale vicino alla nostra che priva di rigonfiamento mostra come l'alone non sia semplicemente nell'estensione della struttura interna. Nel 1962 venne proposto un modello da Eggen, Lynden-Bcll, Sandage, secondo il quale la Via Lattea si sarebbe formata dal rapido collasso, durato qualche centinaio di milioni di anni, di una grande nube di gas in rotazione, con la creazione di bracci spirali.
Inizialmente la nube era formata solo da atomi di idrogeno ed elio prodotti nei primi istanti del big bang, a temperatura e pressione estremamente elevate, ma col tempo la galassia cominciò a generare stelle di grande massa a vita breve che modificarono la composizione della materia galattica. Tale modello ottenne un gran successo ma osservazioni recenti hanno sollevato vari problemi, sintetizzabili in tre punti fondamentali:

1. La maggior parte delle stelle e degli ammassi stellati più vecchi dell'alone si muove di moto retrogrado, cioè ruotano intorno al centro galattico con verso opposto a quello della maggioranza degli altri oggetti. Ciò induce a ritenere che la protogalassia fosse molto disomogenea o che abbia catturato addensamenti gassosi.
2. Modelli dinamici più raffinati indicano che la protogalassia non avrebbe subito il collasso in maniera semplice e regolare come previsto dal modello.
3. La scala dei tempi di formazione delle galassie potrebbe essere stata più lunga di quanto ritengano Eggen e colleghi. Le possibili cause del rallentamento potrebbero esservi le esplosioni di supernova, venti di plasma e l'emissione di energia proveniente da un nucleo galattico.

Last Updated: Marzo-13-1998
Web Author: Michele Sacchetti
Web Assistent : Giovanni Vaccari
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