Via Lattea

La Via Lattea (dal latino Via Lactea) è la galassia a cui appartiene il sistema solare; è la galassia per antonomasia, poiché il nome deriva dal greco galaxias, latteo, utilizzato in epoca greca per designarla.

In base agli studi più recenti pare che da un punto di vista strettamente morfologico, la Galassia, sia una galassia a spirale barrata, ovvero una galassia composta da un nucleo attraversato da una struttura a forma di barra da cui si dipartono i bracci di spirale che seguono un andamento logaritmico; insieme alla Galassia di Andromeda, è il membro principale del Gruppo Locale, un gruppo di galassie comprendente anche la Galassia del Triangolo ed una cinquantina di galassie minori, principalmente galassie nane.

Nell’astronomia osservativa, il termine designa la debole banda luminosa biancastra dall’aspetto lattiginoso che attraversa diagonalmente la sfera celeste, formata dalle stelle e dalle nebulosità situate nel disco galattico stesso. La Via Lattea è più brillante in direzione della costellazione del Sagittario, dove si trova il centro galattico che però non è visibile a causa dell’assorbimento della luce da parte delle dense polveri presenti in quella direzione.

Miti e leggende

Nel corso della storia molti miti e leggende sono sorti per spiegare l’origine della Via Lattea: dal latte di Era che allatta Eracle nella mitologia greca al Gange etereo dell’India.

Secondo alcune fonti il termine “Via Lattea” va riferito esclusivamente alla scia luminosa osservabile nel cielo notturno. Nei Paesi anglosassoni per indicare la galassia si usa il termine Galassia Via Lattea (in inglese Milky Way Galaxy) o la Galassia, con l’iniziale maiuscola. Tuttavia anche nelle pubblicazioni scientifiche la locuzione Via Lattea resta la più diffusa, anche per indicare la galassia nel suo complesso.

Osservazione dalla Terra

Osservando la Via Lattea dalla Terra essa appare nel cielo notturno come una fascia chiara di luce bianca che percorre trasversalmente l’intera volta celeste. Numerose interruzioni nella sua continuità sono causate dalla presenza in più punti di nebulose oscure e polveri che oscurano la luce delle stelle più lontane. Il tratto più luminoso ricade tra le costellazioni di Ofiuco, Scorpione e Sagittario, ossia in direzione del centro galattico; numerosi altri punti brillanti si dispongono a nord e a sud del centro:

• il Braccio del Cigno, nell’omonima costellazione
• e il Braccio della Carena-Sagittario, nella costellazione della Carena.

All’equatore celeste, la Via Lattea passa nel suo estremo a nord nella costellazione di Cassiopea e nell’estremo a sud nella costellazione della Croce del Sud. Questa disposizione è dovuta alla grande inclinazione relativa tra il piano orbitale della Terra e il piano equatoriale della Galassia. In realtà questa inclinazione varia sensibilmente a seconda delle epoche; nella nostra epoca, la sua inclinazione è in lenta ma costante crescita. Nell’epoca precessionale opposta alla nostra, 13 000 anni fa o tra 13 000 anni, l’inclinazione della Via Lattea diminuisce.

Vista dalla Terra

A causa della diversa distribuzione delle nebulose oscure nella nostra Galassia, la sua forma vista dalla Terra appare molto irregolare e frastagliata: il tratto a nord del centro galattico, che ricade nell’emisfero boreale, appare solcato da una lunga scia scura che percorre la fascia centrale della scia luminosa per oltre una quarantina di gradi: si tratta di un complesso nebuloso noto come Fenditura del Cigno ed è una caratteristica tipica della Via Lattea del cielo boreale; vista dall’emisfero australe, nel suo ramo a sud del centro galattico, appare meno oscurata della parte boreale. L’unica nebulosa oscura di rilievo è la Nebulosa Sacco di Carbone, che si presenta come una toppa scura che si sovrappone al grande chiarore della Via Lattea dei cieli del sud. Invece in direzione opposta, fra le costellazioni dell’Auriga e dei Gemelli, la scia chiara appare un po’ meno spessa e meno brillante.

La relativamente bassa luminosità superficiale della Via Lattea non le permette però di poter essere scorta dalle più grandi aree urbane afflitte da inquinamento luminoso.

Dimensioni

Il disco stellare della Via Lattea ha un diametro di circa 100 000 anni luce e uno spessore, nella regione dei bracci, di circa 1 000 anni luce. Le stime sul numero di stelle che la compongono sono varie e a volte controverse: secondo alcune fonti sarebbero circa 200 miliardi, mentre secondo altre potrebbero essere fino a 400 miliardi, In realtà il numero esatto dipende dalla quantità delle stelle di piccola massa, altamente incerto; inoltre recenti osservazioni inducono a pensare che il disco gassoso della Via Lattea abbia uno spessore di ben 12 000 anni luce, un valore dodici volte superiore a quello precedentemente ipotizzato.

All’esterno della Via Lattea si staglia l’alone galattico, delimitato dalle due galassie satelliti maggiori, la Grande e la Piccola Nube di Magellano, i cui perigalattici (i punti delle loro orbite più vicini alla nostra Galassia) distano circa 180 000 anni luce dalla Via Lattea stessa.

Età della Via Lattea

Definire l’età esatta della Via Lattea presenta notevoli difficoltà; l’età stimata di HD 140283, la stella più antica conosciuta nella Galassia, è di circa 13,6 miliardi di anni.

Questa stima è basata sulle ricerche condotte nel 2004 da un team di astronomi che si servirono dello spettrografo del Very Large Telescope per misurare, per la prima volta, il contenuto in berillio di due stelle dell’ammasso globulare NGC 6397. Da queste ricerche emerse che il lasso di tempo che separa la comparsa della prima generazione di stelle dell’intera Galassia da quella dell’ammasso globulare esaminato si aggira tra i 200 e i 300 milioni di anni. Se questi calcoli sono corretti, il disco galattico avrebbe un’età compresa tra 6,5 e 10,1 miliardi di anni.

Composizione e struttura

La nostra Galassia è formata da un nucleo centrale (bulge) attraversato da una struttura simile ad una barra, costituita da stelle evolute, circondate da gas e polveri.

Dalla barra si dipartono quattro strutture a spirale logaritmica su cui si dispongono le formazioni stellari più giovani. La distribuzione della massa nella Galassia sembra ricalcare il modello di una galassia spirale con dei bracci relativamente sottili e sfrangiati.

L’ipotesi che la Via Lattea fosse una spirale barrata, e non una semplice galassia a spirale, iniziò ad interessare gli astronomi attorno agli anni ottanta; i loro sospetti furono confermati dalle osservazioni condotte dal telescopio spaziale Spitzer nel corso del 2005, che mostrarono anche che la barra centrale della Via Lattea fosse in realtà più larga di quanto inizialmente sospettato. La Via Lattea è ora considerata una spirale barrata di tipo SBbc.

Gran parte della massa galattica potrebbe essere costituita da materia oscura, che forma un alone galattico le cui stime di massa variano tra 600 miliardi e 3000 miliardi di masse solari (M_☉).

Centro galattico

Il disco galattico, che si estende su un piano attorno al centro galattico, ha un diametro compreso fra 70 000 e 150 000 anni luce. La distanza tra il Sole e il centro galattico è attualmente stimata in 26 000 ± 1 400 anni luce (7,62 ± 0,32 kpc), mentre le stime precedenti si aggiravano su valori attorno ai 35 000 anni luce.

Il centro galattico nasconde al suo interno un oggetto di massa molto elevata, che si ritiene essere la causa della forte emissione radio da parte della sorgente nota come Sagittarius A; molti indizi inducono a pensare che si tratti di un buco nero supermassiccio, denominato Sgr A*. Si pensa che molte galassie abbiano al loro centro oggetti di questo tipo.

Il centro galattico è attraversato da una barra, dalle dimensioni prossime ai 27 000 anni luce. La barra è composta principalmente da stelle rosse, probabilmente di età molto antica (fondamentalmente, nane e giganti rosse) ed appare circondata da una struttura ad anello chiamata “anello dei 5 kpc“, che contiene una gran parte dell’idrogeno molecolare presente nella Galassia e dove hanno luogo molti fenomeni di formazione stellare. Vista dalla Galassia di Andromeda, questa struttura sarebbe la più luminosa osservabile della nostra Galassia.

Bracci di spirale

Ogni braccio di spirale descrive una spirale logaritmica (come d’altra parte fanno tutti i bracci delle galassie a spirale), con un’inclinazione di circa 12 gradi. L’esito di studi condotti nel 1993 ha suggerito l’esistenza, nella Via Lattea, di due bracci maggiori (Braccio di Perseo e Braccio Scudo-Croce) e due bracci complementari (Braccio del Cigno e Braccio del Sagittario), aventi tutti origine al centro della Galassia, con alcuni bracci secondari, che si dipartono dai maggiori; i loro nomi sono elencati di seguito, come mostrato anche dall’immagine a sinistra.

colore	braccio
ciano	Braccio dei 3-kpc e Braccio di Perseo
viola	Braccio Regolo-Cigno (allungato con una recente scoperta)
verde	Braccio Scudo-Croce
rosa	Braccio Carena-Sagittario
sono presenti anche due bracci secondari:
arancione	Braccio di Orione (che contiene il Sole e il nostro sistema solare)
giallo	Braccio del Centauro (esteso fra il Braccio Carena-Sagittario e il Braccio Scudo-Croce)

All’esterno dei bracci maggiori è presente un anello esterno, detto Anello dell’Unicorno; si tratta di una struttura anulare, che circonda la Galassia, formato da stelle e gas strappati dalle forze mareali ad altre galassie milioni di anni fa. I due bracci maggiori pertanto sarebbero il Braccio di Perseo e il Braccio Scudo-Croce.

Velocità orbitale

Come spesso accade in molte galassie, la distribuzione della massa nella Via Lattea fa sì che la velocità orbitale della gran parte delle stelle attorno al centro galattico non dipenda necessariamente dalla loro distanza dal centro; fuori dalle regioni del bulge o dal bordo esterno, la velocità tipica è compresa fra 210 e 240 km/s. Pertanto, il tipico periodo orbitale di una stella è direttamente proporzionale solo alla lunghezza della traiettoria percorsa, a differenza di quanto può invece essere osservato nel sistema solare, dove, nel rispetto delle leggi di Keplero, le differenti orbite dei pianeti possiedono anche differenze di velocità significative associate, ed è dunque anche uno degli indizi più evidenti dell’esistenza della materia oscura.

Un altro aspetto interessante è il cosiddetto “problema dell’attorcigliamento” delle galassie spirali: se si suppone infatti che le parti più interne dei bracci di spirale ruotino più lentamente delle parti esterne, la Via Lattea si “attorciglierebbe” così tanto che la struttura a spirale ne verrebbe staccata. Questo scenario è in realtà l’opposto di quanto si osserva nella galassie spirali; per questo motivo gli astronomi suppongono che i bracci di spirale si formino come risultato di un’onda di densità di materia emanata dal centro galattico. Il modello può essere paragonato ad un ingorgo stradale su un’autostrada. Le auto sono tutte in movimento, ma c’è sempre un punto in cui le auto sono ferme; uno scenario simile si osserva nei bracci di spirale laddove si rinvengono forti addensamenti stellari e di nebulose.

Alone della Via Lattea

Il disco galattico è circondato da un alone sferoidale formato da stelle vecchie ed ammassi globulari, il 90% dei quali si trovano entro un raggio di 100 000 anni luce, suggerendo l’esistenza di un alone di stelle di 200 000 anni luce di diametro. Tuttavia, alcuni ammassi globulari sono stati osservati a distanze anche maggiori, come Palomar 4 e AM1, che si trovano ad oltre 200 000 anni luce dal centro galattico. A differenza del disco, che contiene gas e polveri che oscurano la visuale ad alcune lunghezze d’onda, l’alone galattico ne è completamente privo. Anche gli ammassi aperti sono oggetti tipici del disco e non dell’alone.

Ipotesi sulle dimensioni più estese della Via Lattea

Recenti scoperte hanno aumentato le dimensioni della struttura nota della Via Lattea. Con la scoperta che il disco della Galassia di Andromeda si estende molto più di quanto precedentemente osservato, si è ipotizzato che anche quello della nostra Galassia potesse essere più esteso; questa ipotesi trovò la prima conferma con la scoperta dell’estensione del braccio esterno appartenente al Braccio del Cigno. Con la scoperta della Galassia Nana Ellittica del Sagittario arrivò anche l’individuazione di una scia di detriti causati dall’orbita polare della galassia e la sua interazione con la Via Lattea. Similmente, con la scoperta della Galassia Nana Ellittica del Cane Maggiore, fu scoperto un anello di detriti circondante il disco della Via Lattea derivante dall’interazione di questa galassia con la nostra.

Nel 2006 fu infine scoperta una grandissima struttura diffusa estesa sulla volta celeste su una superficie apparente di circa 5000 volte quella della Luna piena, che non sembra adattarsi al modello ideato per la nostra Galassia: questo gruppo di stelle si estende infatti perpendicolarmente al piano galattico, verso l’esterno. La teoria più accreditata afferma che si tratti di una galassia nana in fase di fusione con la Via Lattea; questa galassia è stata chiamata col nome di Corrente stellare della Vergine, poiché si estende in direzione dell’omonima costellazione, a circa 30 000 anni luce da noi.

Posizione del Sole

Il Sole, e quindi anche la Terra e tutto il Sistema Solare, si trova nella Nube Interstellare Locale, che a sua volta si trova dentro la Bolla Locale, a sua volta dentro la Cintura di Gould situata nei pressi del bordo interno del Braccio di Orione, ad una distanza di circa 7,62 ± 0,32 kpc dal centro galattico. La distanza tra il nostro braccio locale e quello subito più esterno, il Braccio di Perseo, è di circa 6500 anni luce. Il Sole e il Sistema Solare si trovano in quella fascia che gli scienziati chiamano zona galattica abitabile.

L’apice della traiettoria solare, noto come apice solare, indica la direzione in cui il Sole si sposta nello Spazio attraverso la Via Lattea. La direzione generica del moto solare è poco a sud della stella Vega, entro i confini meridionali della costellazione di Ercole, con un angolo di 60° rispetto alla direzione del centro galattico. L’orbita solare attorno alla Galassia si ipotizza che sia approssimativamente circolare, con l’aggiunta di perturbazioni dovute ai bracci di spirale e alla distribuzione di massa non uniforme.

In aggiunta a ciò, il Sole oscilla su e giù rispetto al piano galattico all’incirca 2,7 volte per orbita; ciò ricorda molto da vicino come un moto armonico semplice lavori nel caso non sia né forzato né smorzato da forze esterne. A causa della relativamente alta densità di stelle e polveri incrociate nei pressi del piano galattico, queste oscillazioni spesso coincidono con i periodi di grandi estinzioni di massa verificatisi sulla Terra, probabilmente a causa dell’aumentato rischio di impatto con corpi celesti estranei.

225-250 milioni di anni

Il Sistema Solare impiega circa 225-250 milioni di anni per completare un’orbita attorno alla Galassia (un anno galattico); si pensa dunque che il Sole abbia completato durante la sua vita circa 20-25 orbite complete, mentre dall’origine dell’Uomo sarebbe trascorso 1/1250º di rivoluzione. La velocità orbitale del Sistema Solare rispetto al centro galattico è approssimativamente di 220 km/s; a questa velocità, al Sistema Solare occorrono circa 1400 anni per compiere uno spostamento pari ad un anno luce, o 8 giorni per muoversi di una UA.

Ambiente esterno della Via Lattea

La Via Lattea e la Galassia di Andromeda formano un sistema binario di galassie spirali giganti; insieme alla Galassia del Triangolo e a tutte le galassie nane satelliti, circa una cinquantina, formano il Gruppo Locale. Il Gruppo Locale fa invece parte del Superammasso Locale, detto anche Superammasso della Vergine. In uno studio del 2014 si indica un esteso superammasso di galassie che comprenderebbe i gruppi suddetti, citato col nome di Laniakea (nome che in lingua hawaiiana sta per “Immenso paradiso”); le dimensioni di quest’ammasso sarebbero di circa 500 milioni di anni luce.

Centro di gravità

La Via Lattea è il centro di gravità attorno al quale orbitano due galassie più piccole, chiamate Nubi di Magellano, e una parte delle galassie nane del Gruppo Locale. La più grande tra queste è la Grande Nube di Magellano, con un diametro di 20 000 anni luce, ossia circa un quinto di quello della nostra Galassia; nei suoi pressi si trova una compagna, la Piccola Nube di Magellano.

Le due galassie sono connesse tra di loro e con la Via Lattea tramite la Corrente Magellanica, un ponte di idrogeno neutro. Alcune delle galassie nane orbitanti attorno alla Via Lattea sono la Galassia Nana Ellittica del Cane Maggiore, la più vicina, la Galassia Nana Ellittica del Sagittario, la Galassia Nana dell’Orsa Minore, quella dello Scultore, del Sestante, della Fornace e la Galassia Leo I. Le galassie nane più piccole orbitanti attorno alla nostra possiedono un diametro di appena 500 anni luce; tra queste ci sono la Galassia Nana della Carena e del Drago, più la galassia Leo II. Probabilmente esistono altre galassie nane ancora sconosciute, sempre gravitazionalmente legate alla Via Lattea. Osservazioni attraverso la zona d’ombra galattica rivelano di tanto in tanto nuovi membri del Gruppo Locale, finora solo galassie nane, alcune delle quali si rivelano poi essere legate con la nostra.

Movimento in eccesso

Un’ipotesi suggestiva è stata da poco suggerita per spiegare il cosiddetto movimento in eccesso che la Via Lattea possiede verso una parte di Spazio oscurata dal centro galattico: alcuni scienziati americani hanno teorizzato l’esistenza di un’altra galassia gigante di dimensioni paragonabili alla Galassia di Andromeda, posta nel Gruppo Locale a circa 3 milioni di anni luce da noi. Finora non è stato possibile osservare questa galassia (o quest’ammasso di galassie) poiché la sua direzione sarebbe proprio in direzione del centro galattico, e dunque oscurato dalla Terra dalle polveri oscure. La radioastronomia, secondo alcuni, potrebbe essere in futuro in grado di attraversare lo spesso strato di nubi galattiche per osservare lo Spazio a noi nascosto.

Le misure attuali suggeriscono inoltre che la Galassia di Andromeda si stia avvicinando a noi ad una velocità compresa fra 100 e 140 km/s. Come conseguenza di ciò si ipotizza che fra 3 o 4 miliardi di anni la Via Lattea e la Galassia di Andromeda potrebbero collidere; in un evento apparentemente catastrofico come quello di uno scontro fra galassie, le singole stelle non collideranno fra di loro, ma si mescoleranno, andando a formare un’unica grande galassia ellittica nel corso di un miliardo di anni dallo scontro.

Velocità

In senso generale, la velocità assoluta di un oggetto attraverso lo Spazio non è una questione significante secondo la teoria della Relatività ristretta di Einstein, secondo la quale non esiste un sistema di riferimento inerziale nello spazio con cui comparare la velocità della Via Lattea (il movimento infatti deve essere in questo caso necessariamente specificato in rapporto ad un altro oggetto).

Gli astronomi credono che la Via Lattea si muova a circa 600 km/s rispetto al riferimento dato dalle galassie circostanti; se ciò fosse corretto, la Terra compirebbe uno spostamento nello Spazio di 51,84 milioni di km al giorno, o più di 18,9 miliardi di km all’anno, circa 4,5 volte la distanza minima da Plutone. La nostra Galassia si starebbe muovendo in un punto di Spazio visibile nella costellazione dell’Idra, e potrebbe col tempo diventare un membro dell’Ammasso della Vergine.

Un altro punto di riferimento è dato dalla radiazione cosmica di fondo (CMB); la Via Lattea sembra muoversi a circa 552 km/s rispetto ai fotoni della CMB. Questo movimento è osservato da satelliti come il COBE e il WMAP, che fungono da bilanciamento bipolare alla CMB, poiché i fotoni in sintonia con la radiazione di fondo mostrano uno spostamento verso il blu in direzione del movimento e uno spostamento verso il rosso nella direzione opposta.