Che cos'è una galassia a spirale?

Una galassia a spirale è una galassia formata da un disco rotante di stelle, gas e polvere, un rigonfiamento centrale e bracci a spirale che si avvolgono verso l'esterno. Circa due terzi delle galassie massicce, Via Lattea compresa, hanno questa struttura.

Perché i bracci a spirale non si avvolgono?

Perché non sono fatti di un insieme fisso di stelle. I bracci sono onde di densità — regioni dove le orbite si addensano — e le stelle li attraversano ed escono. Lo schema ruota molto più lentamente delle stelle.

Perché i bracci a spirale sono blu?

La compressione del gas che entra in un braccio innesca la formazione stellare, e le nuove stelle più luminose sono calde e blu. Vivono solo pochi milioni di anni, quindi non lasciano mai il braccio in cui sono nate, e ciò fa risaltare i bracci.

La Via Lattea è una galassia a spirale?

Sì — più precisamente una spirale barrata, con una barra di stelle attraverso il centro e diversi bracci. Il Sole si trova a circa 26 000 anni luce dal centro, in un braccio minore tra due maggiori.

Che cos'è un Galassia a spirale?

Una galassia a spirale è un disco appiattito e rotante di centinaia di miliardi di stelle, attraversato da gas e polvere e segnato da bracci luminosi che si avvolgono a partire da un rigonfiamento centrale. Circa due terzi delle grandi galassie hanno questa forma, e la Via Lattea è una di esse.

I bracci non dovrebbero esistere, e capire perché esistano ha richiesto decenni. Un disco galattico non ruota rigidamente: le regioni interne completano un'orbita molto più in fretta di quelle esterne. Qualsiasi motivo fatto di un insieme fisso di stelle sarebbe dunque avvolto in una spirale stretta e irriconoscibile in un paio di rotazioni — e le galassie ne hanno completate decine. È il problema dell'avvolgimento, e la sua soluzione, elaborata da Bertil Lindblad e sviluppata da C. C. Lin e Frank Shu, è che i bracci non sono fatti di stelle particolari. Sono un'onda di densità: uno schema di dove le orbite si addensano, che resta fermo mentre le stelle lo attraversano, come un ingorgo resta nello stesso punto dell'autostrada mentre le singole auto lo attraversano.

Attraversarlo conta. Il gas che entra in un braccio viene compresso, e la compressione è proprio ciò che fa precipitare una nube molecolare nel collasso — la formazione stellare avviene quindi di preferenza nei bracci. Le stelle blu massicce vi nascono e vi muoiono, in pochi milioni di anni, senza mai allontanarsi da dove si sono formate. È tutta qui la ragione per cui i bracci si vedono: non perché contengano più stelle, ma perché contengono le più luminose. Togli la luce blu e i bracci quasi spariscono.

Questo modello è costruito sulle orbite, non sulla spirale. Ciascuno delle decine di migliaia di punti percorre la propria ellisse, rivalutata a ogni fotogramma, e l'orientamento di quelle ellissi avanza lentamente con il raggio. Dove le ellissi si addensano compaiono i bracci — e restano fermi mentre le stelle li attraversano, perché è questo che è un'onda di densità. Ferma l'orologio e i bracci sono ancora lì. La velocità angolare cala inoltre all'incirca come 1/r, la curva di rotazione piatta che è la singola prova più importante a favore della materia oscura.