martedì 25 luglio 2017

Ammassi globulari - questi incompresi


Gli ammassi globulari sono zone di concentrazioni di stelle antiche altamente popolate, e si trovano in tutte le galassie.
Incredibilmente si presentano sempre con una forma sferica.
Contengono centinaia di migliaia di stelle. Talvolta raggiungono anche i milioni di stelle.
La densità di popolazione delle stelle può arrivare fino a 500 o 1.000 stelle in un parsec. In poche parole ci possono essere dalle 500 alle 1.000 stelle in uno spazio di 3 anni luce quadrati.
Stiamo dicendo che le stelle presenti negli ammassi globulari sono talmente vicine che se il sole fosse in uno di questi oggetti, nella distanza che c'è tra noi e alfa centauri (la stella realmente più vicina a noi) ci sarebbero 1.000 stelle!
Provate ad immaginare, se la terra fosse all'interno di un'ammasso globulare, la notte sarebbe illuminata dalle stelle come se ci fosse la luna piena, e molte di queste sarebbero visibili anche di giorno!



Alcuni ammassi globulari, come M13 nella costellazione di Ercole, possono essere intravisti ad occhio nudo ma per distinguere le singole stelle è necessario usare dei telescopi.
Nella Via Lattea ci sono circa 150 ammassi globulari e si stima che la maggior parte di essi abbia almeno 10 miliardi di anni.

Tutti gli ammassi globulari si trovano nell'alone galattico della propria galassia, e la via lattea non fa accezione. (approfondimento sulla morfologia di una galassia)
In questi ammassi sono presenti alcune tra le stelle più antiche della nostra galassia.
Inoltre, grazie alle osservazioni fuori dall'atmosfera e senza il noto effetto scintillante delle stelle, il telescopio spaziale Hubble ha mostrato alla nasa immagini nitide di circa 11.000 ammassi globulari extra galattici nell'ammasso galattico della vergine.

Oggi sappiamo che gli ammassi globulari sono composti principalmente da piccole stelle rosse e gialle, con masse non superiori alle 0.8 masse solari: insomma stelle del tutto simili al sole.
La densità delle stelle che compongono un ammasso globulare è molto alta. Per esempio la distanza media tra le stelle che compongono un qualsiasi ammasso globulare, è molto minore della distanza tra le stelle del gruppo locale a cui appartiene il sole.

Sull'origine degli ammassi globulari non si sa molto, ma gli astrofisici avanzano due ipotesi, che non si escludono l'una con l'altra.

La prima, appoggiata dall'osservazione di stelle molto antiche all'interno degli ammassi, afferma che probabilmente si formarono molto presto nella genesi della galassia ospitante, quando questa presentava ancora un aspetto globulare e non si era ancora appiattita formando il disco e le spirali.

Gli ammassi di questo tipo costituirebbero quindi i primi tasselli di formazione delle galassie, e furono i primi a consumare il gas e le polveri nel processi di fusione in stelle. Questo spiegherebbe anche il motivo per la quale moltissimi ammassi globulari sono molto vecchi.
E' molto probabile che si siano formati da nebulose ancora più grandi e più dense di quelle che danno vita agli ammassi aperti.
Potete scoprire molto su questi oggetti in questo approfondimento dedicato agli ammassi aperti e sulle nebulose che generano stelle qui: nebulose diffuse, ricordi di un universo primordiale e qui: Cosa sono i globuli di bok?

Siccome nell'era attuale dell'universo, la quantità di gas primordiale ancora disponibile è molto minore che all'epoca della formazione delle galassie, è anche molto poco probabile che un ammasso globulare si formi ora.
Esiste tuttavia un rarissimo caso di ammasso globulare in formazione nella Grande Nube Di Magellano, una galassia satellite e vicinissima alla nostra via lattea che ha stranamente ancora una grandissima quantità di gas primordiale.

La seconda ipotesi sulla formazione degli ammassi globulari, confermata dalla presenza di molti ammassi globulari in galassie irregolari che hanno subito una collisione, è che si siano formati durante questi eventi a causa del forte shock gravitazionale subito dalle nebulose galattiche.
E' ormai noto infatti che durante, o subito dopo, la collisione di due galassie, nell'oggetto nascente il tasso di nascita stellare aumenta fortemente a causa sia dell'aumento dei gas disponibili (la somma di quelli presenti nelle galassie protagoniste), sia delle maree gravitazionali che favoriscono l'inizio del processo di accorpamento di nebulose in proto-stelle.

Va da sé che nel caso di grandi nubi, il risultato potrebbe essere un ammasso globulare.

Gli ammassi globulari sono ecosistemi abbastanza indipendenti all'interno della propria galassia.
Essi infatti hanno movimenti indipendenti: si muovono liberamente all'interno della galassia ospitante compiendo lunghissime orbite nelle sue zone periferiche.
Inoltre hanno un lieve moto di rotazione attorno alla propria zona centrale. Ruotano attorno ad un baricentro comune come fa un pianeta. Questa rotazione ha una velocità molto bassa: circa 5/10 km al secondo. E' una velocità molto bassa paragonata per esempio a quella di rotazione della galassia che è di 250 km al secondo.
Tuttavia è una velocità che ha consentito agli astronomi di osservare un lieve appiattimento in molti di questi oggetti.

Molte stelle che popolano un ammasso globulare sono nate direttamente dalle stelle primordiali che popolavano l'ammasso.
Abbiamo detto che molti ammassi globulari sono nati ai primordi della galassia, quando grandissime nubi molecolari di gas si sono condensate in centinaia di stelle molto vicine.
Queste stelle erano stelle molto massicce, molto più della maggior parte di quelle che osserviamo ora, e quindi sono esistite e hanno bruciato idrogeno solamente per qualche milione di anni, il che è molto poco in termini astronomici.
Successivamente alla loro morte, più o meno violenta, hanno rilasciato nello spazio circostante gas e materiale che si sono a loro volta condensate nuovamente in stelle più pesanti, di seconda generazione.
Questo processo è stato facilitato dalla presenza di numerosissime stelle dell'ammasso che hanno contribuito e favorito con le loro perturbazioni gravitazionali l'addensarsi del materiale di seconda generazione.
(Potete avere una panoramica più precisa di come avvenga il processo di riciclo stellare in questo approfondimento sulle supernove).

E' possibile riconoscere le stelle più giovani di un ammasso perché, come abbiamo detto, sono costituite da elementi più pesanti e hanno una maggior quantità di elio, rispetto alle più anziane.
Osservando queste differenze tra stelle è stato possibile scoprire che le generazioni più recenti hanno anche movimenti differenti rispetto alle generazioni più vecchie.
Il telescopio spaziale Hubble ha rivelato infatti che le popolazione originali risiedono nelle zone centrali dell'ammasso, mentre le stelle più recenti si diffondono lentamente verso l'esterno, allontanandosi dal centro.
Tuttavia, fortunatamente per questi oggetti, la grande forza di gravità esercitata dall'enorme massa degli ammassi, prevale sui movimenti delle stelle più giovani garantendone la compattezza.
Il risultato è che le stelle più giovani finiscono nel giro di migliaia di anni per orbitare attorno al nucleo compatto di stelle più anziane.
Questo durerà presumibilmente finché tutte le stelle di prima generazione si saranno riciclate in stelle più giovani.

Nelle calde notti estive, quando alzerete ancora gli occhi al cielo e cercate nella costellazione di ercole l'ammasso globulare M13, ricordate quanto sono spettacolari questi oggetti e che state guardando una zone della nostra galassia in cui diverse centinaia di migliaia di stelle sono così vicine da riempire un'area di un centinaio di anni luce.