Come si formano le galassie?

Le più grandi strutture dell’universo legano miliardi o addirittura trilioni di stelle nei loro enormi gioghi gravitazionali. Polvere cosmica e vaste nubi di gas riempiono anche le galassie, insieme ai pianeti e ad altra materia che possono orbitare intorno alle stelle.

Le galassie hanno avuto il loro inizio quasi 14 miliardi di anni fa, con un punto inimmaginabilmente caldo, denso e piccolo. Secondo la teoria del big bang, questa singolarità era l’universo nella sua interezza. Poi è esploso, raffreddandosi ed espandendosi nel processo. Immaginate un pezzo di carta appallottolato che si dispiega in una mappa gigante, e avrete un modello molto rozzo di ciò che è successo.

Dopo il big bang, l’universo primordiale consisteva solo di radiazione e particelle subatomiche. Come si è evoluto in più di 100 miliardi di galassie? Gli scienziati hanno due tipi di teorie, entrambe imperniate sugli effetti gravitazionali del gas che collassa nella galassia primordiale.

In primo luogo, ci sono le teorie bottom-up, in cui il gas collassa e si comprime in zolle delle dimensioni di un milione di soli (che è un inizio piccolo per qualcosa delle dimensioni dell’universo). Questi grumi si sono poi fusi per costruire le galassie. Le teorie top-down, d’altra parte, partono in grande. Questa scuola di pensiero sostiene che gli ammassi risultanti erano ciascuno delle dimensioni di più galassie, che a loro volta si sono scomposte in galassie individuali. Queste ultime teorie spiegherebbero perché le galassie si presentano in ammassi.

In entrambi i casi – dal basso verso l’alto o dall’alto verso il basso – gli ammassi risultanti sono poi collassati in protogalassie costituite da materia oscura e idrogeno gassoso. L’idrogeno cadde poi verso il centro della protogalassia mentre la materia oscura rimase come un alone esterno che la circondava.

Gli astronomi riconoscono due tipi principali di galassie: ellittiche e a spirale. Queste differenze di forma, secondo una teoria, sono dovute alla formazione delle stelle. Le stelle si sviluppano all’interno di una protogalassia quando nuvole di gas si mescolano e si scontrano. Se le stelle in una protogalassia si formano tutte insieme, allora la galassia matura mantiene essenzialmente la forma sferica della protogalassia e diventa una galassia ellittica.

Le galassie a spirale si formano quando le stelle all’interno della protogalassia sorgono a intervalli diversi. Il gas tra le stelle in via di sviluppo continua a collassare e le differenze gravitazionali risultanti manipolano le stelle, la polvere e il gas della protogalassia. Questo movimento costringe tutto in un disco rotante, e ulteriori differenze di gravità danno luogo ai bracci a spirale.

Altri cambiamenti possono avvenire quando le galassie si avvicinano troppo l’una all’altra o si scontrano. Gli astronomi credono che la fusione di due galassie dia sempre come risultato una galassia ellittica. Come tale, la Via Lattea probabilmente non si è mai fusa con un’altra galassia, mentre le massicce galassie ellittiche che si trovano al centro degli ammassi di galassie sono probabilmente il risultato di molteplici mash-up cosmici.