Galassie a spirale

Le galassie a spirale rappresentano una delle tipologie morfologiche di galassie nell'universo. Sono composte da un nucleo centrale attorno al quale si avvolgono dei bracci di spirale che si estendono verso l'esterno formando una sorta di chiocciola. Le galassie spirali sono formate da diverse componenti chiave: il nucleo centrale, i bracci di spirale e, in alcuni casi, una barra centrale. Il nucleo, o bulge, è composto principalmente da stelle di età avanzata e, molto spesso, anche da un buco nero supermassiccio. I bracci di spirale si estendono dal centro verso l'esterno, sono regioni della galassia in cui la densità della materia è maggiore. Questi bracci sono spesso popolati da stelle più giovani e luminose. A seconda della presenza o meno di una barra le galassie a spirale sono classificate in semplici (S) e barrate (B).

• Galassia a spirale semplice (S)
  Le galassie a spirale semplice sono caratterizzate da una struttura distintiva, al centro della quale si trova un nucleo pronunciato, circondato da eleganti bracci di spirale. Queste galassie vengono ulteriormente categorizzate in sottoclassi morfologiche, identificate come Sa, Sb e Sc, a seconda delle particolarità strutturali del nucleo e dei bracci. In particolare, le galassie del tipo Sa presentano un nucleo centrale, noto anche come bulge, particolarmente prominente, accanto a bracci di spirale avvolti strettamente e meno distinguibili. Al contrario, le galassie del tipo Sc esibiscono un bulge meno prominente, ma vantano bracci di spirale nettamente distinguibili e più aperti. Infine, le galassie classificate come Sb mostrano caratteristiche intermedie, con un bulge e bracci di spirale che rappresentano una via di mezzo tra le peculiarità osservate nelle galassie Sa e Sc.
  
• Galassia a spirale barrata (SB)
  Un numero significativo di galassie spirali presenta una struttura lineare a forma di barra che attraversa il nucleo, da cui si dipartono i bracci a spirale. Queste sono classificate come galassie spirali barrate (SB) nel sistema di Hubble. Anche all'interno delle galassie a spirale barrate, è possibile individuare sottocategorie, seguendo una classificazione analoga a quella delle galassie a spirale semplici. Queste sottocategorie, indicate come SBa, SBb e SBc, differiscon

  Le dimensioni di una galassia ellittica

  o per il grado di avvolgimento dei bracci a spirale e le dimensioni relative del nucleo e della barra centrale. Ad esempio, nelle galassie del tipo SBa i bracci sono molto avvolti e vicini al nucleo. Nelle galassie del tipo SBc, invece, i bracci sono meno avvolti e più distanti dal nucleo. Le galassie del tipo SBb hanno una forma intermedia.
  

  Si stima che circa 2/3 delle galassie a spirale sia una galassia a spirale barrata. Secondo alcuni studi, la presenza delle galassie a spirale barrata è andata progressivamente aumentando nel corso del tempo nell'universo visibile.

Le stelle nei bracci a spirale ruotano attorno al centro della galassia, ma con una velocità angolare che varia da punto a punto. Questo comporta un transito delle stelle all'interno e all'esterno dei bracci, con una velocità di rivoluzione che tende a diminuire per le stelle nelle regioni esterne ai bracci, mentre è più rapida per quelle interne. I bracci a spirale sono considerati aree ad alta densità di materia, o più precisamente, onde di densità. Queste onde influenzano la velocità spaziale delle stelle che vi transitano attraverso, a causa delle forze gravitazionali generate dalla densità elevata.

Il disco caratteristico delle galassie spirali è usualmente avvolto da un vasto alone sferoidale, al cui interno risiedono stelle di popolazione II, ovvero stelle più vecchie e meno massicce. La maggior parte di queste stelle si raggruppa in ammassi globulari, orbitando in maniera concertata attorno al nucleo galattico.

Un esempio di galassia a spirale è la nostra Via Lattea, classificata come una galassia spirale barrata di grandi dimensioni, anche se la barra centrale risulta difficile da osservare a causa della posizione della Terra all'interno del disco galattico. Ha un diametro di circa 100.000 anni luce e uno spessore di circa 3.000 anni luce. Si stima che ospiti circa 200 miliardi di stelle e abbia una massa totale intorno a 600 miliardi di masse solari. Dopo la galassia di Andromeda, è una delle più grandi galassie del Gruppo Locale.

Le galassie a spirale e le galassie irregolari rappresentano circa il 60% delle galassie nell'universo visibile. Generalmente, le galassie a spirale sono più comuni nelle regioni dell'universo a bassa densità e tendono ad essere rare nei centri degli ammassi galattici.

Le dimensioni di una galassia a spirale

Le galassie a spirale sono più piccole delle loro controparti ellittiche, con diametri che variano tra i 10 e i 100 kiloparsec (kpc) e una massa che generalmente non supera le 10¹² masse solari. Tuttavia, non tutta la massa corrisponde a stelle visibili. In particolar modo, a grandi distanze dal centro galattico, si rilevano gli effetti gravitazionali di una massa molto più alta rispetto alle stelle osservabili. Questo lascia pensare alla presenza di una forma di massa non visibile, forse costituita da materia oscura.

La velocità di rotazione

Le galassie a spirale ruotano con una velocità compresa tra 150 e 350 km/s. La velocità di rotazione aumenta in modo lineare man mano che ci si allontana dal nucleo, come avviene nella rotazione di qualsiasi corpo rigido. Quindi, le galassie a spirale ruotano molto più velocemente rispetto alle galassie ellittiche.

Il profilo di luminosità

Il bulge e il disco hanno due profili di luminosità differenti perché sono caratterizzati da popolazioni diverse di stelle e da differenti percentuali di gas e polveri. Quindi, il profilo di luminosità di una galassia a spirale è scomponibile in due parti: una per il disco e una per il nucleo, che segue una legge simile a quella delle galassie ellittiche. In generale, il nucleo di una galassia a spirale è molto più luminoso rispetto al disco e la luminosità decresce man mano che ci si allontana dal centro della galassia.