Ho letto sul mio libro di astronomia che le stelle delle galassie compiono una rotazione intorno al centro delle stesse. Solo non capisco come stelle di una galassia a spirale possano ruotare attorno al nucleo galattico senza cambiare la loro collocazione sui bracci. Grazie

Il movimento a cui sono soggette le stelle presenti nelle galassie dipende dall’inerzia e dall’attrazione reciproca determinata dalla legge di Gravitazione universale. Il moto ricorda quello dei pianeti intorno al Sole: più rapido al centro e con velocità via via decrescenti verso la periferia. Quelli che, visti da fuori, appaiono come i bracci delle galassie a spirali sono costituiti da miriadi di stelle della periferia, separati dalle altre regioni da spazi a minore densità stellare. Il Sole, a circa 30-35000 anni luce di distanza dal centro galattico, con una velocità di circa 250 km/s impiega circa 250 milioni di anni a compiere un intero giro.

I bracci delle galassie sono strutture dinamiche ma forma e movimento non sono determinati dal moto delle singole stelle intorno al nucleo galattico come un immenso mulinello. Le stelle fluttuano rispetto al moto medio che compete alla loro distanza, a causa dei moti propri e dell’attrazione reciproca. Ciò significa che ogni singolo braccio non è una struttura rigida. Le stelle che lo costituiscono possono entrare a farne parte ed uscirne. La caratteristica forma ad uncino è indotta dal fronte d’onda di queste fluttuazioni di densità che periodicamente attraversano l’intera galassia e che sospingono le stelle inducendole ad assieparsi in corrispondenza delle creste del fronte medesimo. Laddove avviene il raggruppamento l’aumentata gravità induce altre stelle ad accostarsi. Passato il fronte, essendo la velocità dell’onda diversa da quella delle stelle, esse finiscono nel ventre dove prevale la dispersione, fintanto che non vengono nuovamente ricompattate da un successivo passaggio come l’acqua del mare. L’analogia col moto ondoso del mare è più stretta di quanto si immagini. Le molecole di acqua difatti, durante il passaggio dell’onda, non subiscono un radicale spostamento dalla loro posizione, solo l’azione coordinata delle singole regioni dà l’impressione di una massa d’acqua che ci viene incontro. L’instaurarsi di queste fluttuazioni gravitazionali ordinate non è completamente chiara ma è una conseguenza dinamico-geometrica del moto della galassia stessa. I moti caotici tendono a smorzarsi mentre quelli ordinati si conservano.
La figura mostra l’effetto di compressione/dispersione di un’onda che plasma i bracci della Galassia e che si muove in senso radiale (nell’esempio dal centro verso la periferia) mentre il Sole, come ogni altra stella, segue un moto approssimativamente circolare intorno al nucleo.
Si tratta pure di un’innovativa idea sulla Via Lattea, la nostra Galassia. Diversamente da quanto creduto finora essa sembrerebbe essere una spirale barrata anziché una semplice spirale.

Per completezza dobbiamo citare anche l’ipotesi alternativa, che appare decisamente meno convincente, della formazione stellare stocastica autopropagante. Secondo tale teoria la formazione stellare innescherebbe le regioni adiacenti a rotare. Essa appare poco realistica per quanto riguarda i grandi bracci a spirale, aprendo più interrogativi di quanti ne spieghi; potrebbe aiutare invece a spiegare la strutture piu’ fini dette flocculenti.

In un certo senso la perplessità che ha originato la domanda ha una sua motivata ragionevolezza. Effettivamente le stelle in rotazione attorno al nucleo cambiano la loro collocazione rispetto al braccio; anzi possono addirittura entrare ed uscire in continuazione, magari per entrare nel braccio immediatamente successivo e via dicendo. La configurazione istantanea delle spirali dipende quasi unicamente dalla disposizione dei fronti d’onda delle perturbazioni gravitazionali.