Il mistero dell’origine e dell’evoluzione delle galassie ha affascinato gli scienziati per decenni. Ogni volta che puntiamo il telescopio verso il cielo notturno, ci immergiamo nella storia cosmica, viaggiando indietro nel tempo e osservando le galassie lontane come erano miliardi di anni fa. Questa indagine ci consente di gettare uno sguardo sul processo di formazione delle galassie e di comprendere meglio come l’Universo stesso si è evoluto dal suo lontano passato fino ai giorni nostri.
Osservando il passato cosmico
Per comprendere come si formano le galassie, dobbiamo tornare indietro nel tempo, vicino alla nascita dell’Universo, che risale a quasi 14 miliardi di anni fa. La cosa straordinaria dell’Universo è che possiamo farlo. Quando osserviamo una galassia lontana, stiamo effettivamente vedendo quella galassia così com’era nel passato. Questo perché la luce impiega tempo a percorrere la distanza tra le galassie e raggiungerci. Quando guardiamo le stelle o le galassie lontane, stiamo guardando indietro nel tempo.
Il limite temporale massimo al quale possiamo fare riferimento è di circa 400.000 anni dopo il Big Bang, una sorta di “foto” dell’Universo quando aveva appena 20 ore di vita nel contesto di una vita umana immaginaria. Ciò che vediamo in queste immagini è una radiazione di fondo cosmica, conosciuta come la radiazione cosmica di fondo, che è stata lasciata dalla potente esplosione del Big Bang che ha dato origine all’Universo.
La creazione della materia
Il Big Bang ha dato origine a uno spazio immenso, e circa tre minuti dopo, ha iniziato a riempirlo di materia. Tuttavia, questa materia non era distribuita uniformemente; invece, era raggruppata in filamenti e nodi noti come “rete cosmica“. Questo modello di materia aggregata è chiaramente visibile nella radiazione cosmica di fondo, che non ha un colore uniforme ma mostra delle macchie di colore, riflettendo le aree in cui la materia si era accumulata.
Man mano che l’Universo si è raffreddato, la gravità ha iniziato a tirare la materia verso queste aggregazioni. Dove si è accumulata in modo sufficiente, la gravità ha preso il sopravvento, attirando la materia fino a far nascere le prime stelle, che hanno illuminato l’Universo. Ogni aggregazione di materia ha creato una miriade di stelle.
La domanda cruciale è se ciascuna di queste aggregazioni si è trasformata in una galassia o se le aggregazioni si sono fuse per formare galassie più grandi. Questo rimane uno dei misteri chiave nella ricerca sulla formazione delle galassie.
Il ruolo dei buchi neri supermassicci
Ogni grande galassia ospita al suo centro un buco nero supermassiccio. Questi oggetti misteriosi sono regioni dello spazio in cui la gravità è così intensa che nemmeno la luce può sfuggire. Un esempio è il buco nero supermassiccio nel cuore della nostra Via Lattea, che ha una massa quattro milioni di volte superiore a quella del Sole. In generale, più grande è la galassia, più grande è il buco nero al suo centro. Questo suggerisce una stretta connessione tra lo sviluppo delle galassie e la presenza dei buchi neri supermassicci.
Tuttavia, la formazione di questi buchi neri rimane un enigma. Sappiamo che deve essere avvenuta molto presto nella storia dell’Universo. Alcune teorie suggeriscono che le aggregazioni più dense di materia potrebbero essersi collassate per formare un buco nero. Un’altra teoria sostiene che le prime stelle nate e morte abbiano generato buchi neri, che successivamente si sono fusi per diventare buchi neri supermassicci.
La materia oscura
La questione della materia oscura entra in gioco quando si considera la formazione delle galassie. Si ritiene che la materia oscura costituisca la maggior parte della massa dell’Universo, ma è invisibile e non emette radiazione, rendendola difficile da rilevare direttamente. La struttura della rete cosmica è in gran parte composta da materia oscura. Gli scienziati ritengono che, in media, le galassie siano costituite per lo più da materia oscura, e che ve ne sia ancora di più tra una galassia e l’altra. Se ciò è corretto, la materia oscura deve avere avuto un’enorme influenza sulla formazione delle galassie, ma ancora non sappiamo esattamente come.
Continua la crescita
La formazione di gruppi di stelle a partire dalla materia prodotta dal Big Bang rappresenta solo l’inizio della storia. Prendiamo la Via Lattea come esempio tipico. Le stelle più antiche della galassia sono sparse in una sorta di “alone” intorno al suo centro. Queste stelle sono composte quasi interamente dai primi mattoni dell’Universo, l’idrogeno ed l’elio.
Più vicino al centro della galassia, e in un disco piatto attorno ad esso, le stelle contengono molte più varietà di elementi, come il carbonio e l’ossigeno. Queste stelle si sono formate dalle ceneri delle stelle esplose, che hanno creato questi elementi. Questi elementi, insieme ad altri, hanno poi contribuito alla formazione di pianeti, tra cui il nostro amato pianeta Terra.
La Via Lattea e altre galassie continuano a crescere in due modi. In primo luogo, c’è effettivamente molta materia tra le galassie stesse. Quando questa materia si raffredda, alimenta la formazione di nuove stelle. In secondo luogo, la forza gravitazionale della Via Lattea fa sì che essa catturi e inglobi intere galassie nane.
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“.
