Come avviene lo scontro tra due galassie?

Scontri

Quello
che di solito viene chiamato scontro, quando si parla di oggetti
celesti cosi’ grandi come le galassie, cessa di avere il significato che
intuitivamente diamo a questa parola. Anche perche’ talvolta le galassie
anziche’ “scontrarsi”, finiscono per passarsi attraverso, come dei fantasmi.

Parlando
di scontro, solitamente pensiamo ad un impatto fra 2 oggetti (2 automobili,
ad esempio, o le classiche 2 palle da biliardo). Nei casi che ci possono
venire in mente, a livello microscopico quello che avviene e’ una interazione,
uno scontro di forze. Il guscio di elettroni che circonda gli atomi superficiali
di ciascuno degli oggetti che si scontrano interagisce con il guscio elettronico
dell’altro oggetto. La forza elettromagnetica di due cariche uguali tende
a respingersi. E’ per questo che quando due bocce si scontrano non si
fondono l’una nell’altra, ma rimbalzano. 

Talvolta
pero’ l’urto di 2 oggetti provoca un piccolo disastro: un vetro che si
rompe, un’auto da portare dal carrozziere, una frattura ad una gamba.
In questi casi l’energia dell’impatto viene spesa per rompere i legami
interni della struttura. Gli atomi (ed i loro elettroni) sono come dei
piccoli elastici: a ciascuno stimolo esterno reagiscono allungandosi o
accorciandosi. Ma quando la forza a cui sono sottoposti e’ eccessiva,
allora si spezzano, disgregando i legami che le tengono assieme. Questo
e’ quello che accade quando due auto si scontrano in un tamponamento:
anziche’ rimbalzare, i due veicoli trasferiscono l’energia dell’impatto
sul punto di contatto (la carrozzeria) che si deforma.

I
titani

Cosa
avviene invece negli scontri fra galassie? Un vero e proprio scontro fra
titani.

Le galassie
sono oggetti tenuti assieme dalla forza gravitazionale che puo’ agire
sino a grandissime distanze e che a sua volta dipende dalle masse in gioco.
Tutte le stelle che formano una galassia (sono migliaia di miliardi o
piu’) sono contenute nella “buca di potenziale” creata dalla massa della
galassia stessa.

Ma proprio
come una palla da biliardo, che e’ costituita da tanti atomi separati
da grandissimi spazi vuoti, una galassia e’ costituita di stelle separate
da enormi distanze. Nella nostra galassia, la Via Lattea, si puo’ valutare
che approssimativamente il rapporto fra il diametro delle stelle e la
loro distanza media reciproca e’ di circa 10
11
cm : 3×10
18 cm. Trasformata
questa proporzione in volume, cio’ dimostra che solo approssimativamente
(1/(3×10
7))3=4×10-23
dello spazio e’ occupato da materia aggregata in stelle! Una percentuale
cosi’ bassa da essere difficilmente immaginabile. 

Il resto
dello spazio e’ riempito da grandi masse di gas (molecole, atomi, ioni)
e particelle solide piccolissime (la polvere interstellare). L’insieme
di polveri e gas costituisce il cosiddetto “mezzo interstellare”. Nella
Via Lattea, circa il 5-10% della massa totale e’ costituito da mezzo interstellare.


Le
galassie NGC 1409 (a sinistra) e NGC 1410 (a destra) che stanno interagendo


 

Quando
due galassie si scontrano (nella figura, le galassie sono Ngc 1410 e Ngc
1409), non dobbiamo immaginare dei veri e propri scontri fra stella e
stella. Come abbiamo visto, data la piccolissima percentuale dello spazio
occupato da massa sotto forma di stelle, gli scontri saranno rarissimi,
e se abitassimo su un ipotetico pianeta attorno a una stellina di Ngc
1410, non ci accorgeremmo neppure dello scontro, se non per lo spettacolo
di vedere cosi’ vicina una seconda galassia con tutti i suoi colori e
le sue stelle. 

Ad interagire
sono solo le forze, e l’energia gravitazionale che viene rilasciata dall’incontro
delle due galassie provoca soprattutto cambiamenti nella struttura fisica
e chimica delle galassie. Una parte della massa (principalmente quella
del mezzo interstellare) puo’ essere traferita da un oggetto all’altro,
a seconda dell’angolo di incidenza e delle rispettive velocita’ delle
2 galassie. 

Gli
effetti piu’ devastanti di una collisione galattica sono quelli che avvengono
sul gas. 

Una nube
di gas di una galassia che si scontra con quella di un’altra galassia
provoca la formazione di onde d’urto all’interno delle nubi, che riscaldano
e comprimono il gas stesso. Nelle parti piu’ dense della nube, il gas
compresso si raffredda rapidamente e si frammenta, dando il via alla formazione
di nuove stelle. 

L’effetto
principale dell’interazione e’ dunque che il tasso di formazione stellare
(il numero di stelle che viene formato ogni anno) viene incrementato,
anche considerevolmente. 

Per
quanto riguarda invece le stelle, cambiano la loro distribuzione e la
loro dinamica, perche’ la forza gravitazionale di ciascuna delle 2 galassie
e’ in grado di scalzare le stelle dell’altra galassia dalla propria orbita. 


L’effetto
di tali forze (dette mareali) e’ pertanto quello di modificare orbite
e velocita’ delle singole stelle. Ciascuna stella attraversera’ un periodo
di instabilita’ prima di raggiungere un nuovo stato di equilibrio, su
una nuova orbita e con una nuova velocita’. 

L’interazione
dipende molto da diversi fattori: la massa dei due oggetti, la velocita’
di interazione, il tipo di galassia. 

Se le
2 galassie hanno masse molto diverse e una e’ molto maggiore dell’altra,
avviene una sorta di attrazione fatale: la piu’ piccola e’ destinata ad
essere assorbita da quella piu’ grande (cannibalismo galattico). 


Altre
volte invece l’interazione e’ molto rapida e labile, e le 2 galassie si
passano attraverso, mutando solo di poco le proprie caratteristiche fisico-chimiche. 


Talvolta
infine l’interazione gravitazionale puo’ ridisegnare la struttura stessa
degli oggetti, conferendo loro una forma caratteristica. Celebre e’ il
caso delle “Antenne”, una coppia di galassie la cui interazione ha provocato
dei lunghi filamenti di stelle. Il filmato mostra come e’ avvenuta l’interazione. 


Attenzione:
il filmato
occupa 2,2 MB

 

In rete:
una applet Java interattiva che simula
lo “scontro” tra due galassie

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