Per rispondere alla domanda su come si formano le galassie, dobbiamo viaggiare indietro nel tempo per avvicinarci alla nascita dell’universo, quasi 14 miliardi di anni fa. La cosa grandiosa dell’universo è che possiamo fare esattamente questo. Poiché la luce impiega tempo per viaggiare verso di noi, quando guardiamo una galassia lontana la vediamo com’era in passato.
Il punto più lontano che possiamo osservare è di 400.000 anni dopo la nascita dell’universo. Se immaginiamo la storia dell’universo come la durata della vita di una persona, sarebbe come guardare indietro a circa 20 ore dopo la sua nascita. Quello che vediamo è un muro di bagliore. Questo muro è la luce cosmica di fondo a microonde lasciata dal potente Big Bang che ha creato l’universo.
La creazione della materia
Il Big Bang ha creato per la prima volta una stupenda quantità di spazio, e tre minuti dopo lo ha riempito di cose – ciò che chiamiamo materia. Ma questa non è stata distribuita uniformemente. Era ammassata insieme in fili e nodi chiamati “rete cosmica“. Possiamo vederlo nel muro di luce: che non ha un colore uniforme. Ci sono grumi di colore che riflettono dove la materia è stata ammassata insieme.
Quando l’universo ha iniziato a raffreddarsi, la gravità ha iniziato ad attirare la materia verso quei grumi. Laddove si accumulava a sufficienza, la gravità aumentava, riunendo la materia, fino a quando non nacquero le prime stelle che illuminarono l’universo. Ogni grumo di materia ha creato una miriade di stelle.
Non sappiamo se ognuno di questi gruppi sia diventato una galassia o se i gruppi si siano uniti per formare galassie più grandi.
Un altro mistero si aggiunge ai buchi neri supermassicci che si nascondono al centro di tutte le grandi galassie. I buchi neri sono regioni dello spazio in cui la gravità è così forte che nemmeno la luce può sfuggire. Uno, quattro milioni di volte più massiccio del Sole, risiede nel cuore della nostra Via Lattea. Più grande è la galassia, più grande è il buco nero. Questo ci dice che deve esserci una stretta connessione tra lo sviluppo delle galassie e di questi buchi neri.
Tuttavia, non sappiamo davvero come si siano formati questi buchi neri. Sappiamo che questo deve essere accaduto molto presto nella storia dell’universo. Un’idea è che i gruppi più densi di materia potrebbero essere collassati per diventare un buco nero. Un altro è che le prime stelle vissute e morte hanno lasciato dei buchi neri, e questi poi si sono fusi insieme per diventare un unico enorme buco nero.
Si scopre che, se pensiamo di comprendere la gravità, ci deve essere molta più materia nell’universo di quanto possiamo vederne. Gli astronomi gli hanno dato un nome: “materia oscura”. Si pensa che la rete cosmica sia composta in gran parte di materia oscura. Pensiamo che le galassie siano in genere costituite da più materia oscura rispetto alla materia ordinaria, e che ce ne sia ancora di più tra le galassie. Se questo è vero, la materia oscura deve aver avuto un enorme effetto sulla formazione delle galassie, ma ancora non sappiamo esattamente come.
Ancora in crescita
La creazione di gruppi di stelle dalla materia prodotta dal Big Bang non è la fine della storia. Prendi la Via Lattea come esempio tipico. Le stelle più antiche della galassia sono sparse in un alone. Queste stelle sono costituite quasi interamente dai primi elementi costitutivi dell’Universo: idrogeno ed elio.
Più vicine al centro della galassia, e in un disco piatto attorno ad essa, le stelle spesso contengono molti più elementi, come carbonio e ossigeno. Queste stelle si sono formate dalle ceneri delle stelle esplose che hanno creato quegli elementi. Oltre a nuove stelle, questi elementi hanno continuato a formare pianeti, come la nostra Terra.
La Via Lattea è ancora in crescita, in due modi. Le galassie sono ricche di materia al loro intero. Quando la temperatura di questa materia si raffredda, alimenta la formazione di nuove stelle. Inoltre, l’attrazione gravitazionale della Via Lattea attira e divora intere galassie vicine divenendo cosi sempre più grande.
In un futuro molto lontano, tutti questi processi si esauriranno e la Via Lattea si trasformerà in una galassia di vecchie stelle dette “nane rosse“.
Autore
Jacco van Loon, Astronomer, Keele University
