Introduzione

Le galassie sono i fari che illuminano l'oscurità dell'universo e costituiscono le più grandi strutture cosmiche conosciute. Le loro caratteristiche spaziano in una vasta gamma: da galassie nane di pochi miloni di stelle poco più luminose degli ammassi di stelle singole più brillanti della nostra galassia ai vasti assembramenti di migliaia di miliardi di stelle al centro dei grandi ammassi. La nostra stessa galassia, la Via Lattea, è un sistema a spirale abbastanza grande, si estende per almeno 50.000 anni luce dal suo nucleo e siamo a conoscenza di galassie molto più grandi.

Alcune galassie ellittiche non presentano tracce di formazione stellare da epoche remote della storia del cosmo mentre le galassie a spirale e quelle irregolari hanno in corso vivaci processi formativi per tutta la loro esistenza. Alcune galassie emettono la maggior parte dell'energia nell'infrarosso altre hanno una luce così diffusa e fioca da essere appena visibili contro il bagliore del cielo della notte terrestre.

La consapevolezza che l'universo si estende ben oltre i confini della Via Lattea è una conquista scientifica del ventesimo secolo. Gli oggetti che sappiamo oggi essere delle galassie hanno sicuramente atirato l'attenzione degli osservatori dai tempi di Charles Messier seguito in particolar modo da William Parson (Lord di Ross) che con il telescopio di 1,8 metri rivelò l'affascinante forma spiraleggiante di alcuni oggetti deboli e offuscati (le nebulae) visibile per la maggior parte lontano dalle bande di polveri che permeano la Via Lattea. Per svelare la reale natura di alcuni di loro però, furono necessari strumenti più moderni.

Dal 1920 l'uso della fotografia rivelò che di nebulose bianche, così chiamate per distinguerle dalle nebulosità gassose chiaramente diverse di oggetti come la Nebulosa di Orione accessibili agli strumenti dell'epoca, ce ne dovevano essere a decine di migliaia. Si presentavano in molteplici varietà di forme: spirali, allungate o ovali. Le teorie più credibili per spiegarne l'esistenza li descrivono o come oggetti vicini, forse sistemi planetari in formazione, o come estremamente distanti: veri e propri "universi-isola" dei quali la nostra Via Lattea, sino ad allora considerata come "l'intero universo", ne è uno dei tanti componenti.

La chiave di volta nella soluzione di questo mistero venne dalle osservazioni di Edwin Hubble che utilizzò il nuovissimo, allora, telescopio di 2,5 metri di Mount Wilson in California. Puntandolo verso le "nebulose bianche" più grandi e luminose, ritenute quelle più vicine , ne selezionò delle regioni, fotografandole ripetutamente alla massima profondità permessa dalle lastre fotografiche del tempo. In queste nebulose vennero identificati dei puntini luminosi simili a stelle. Ma come dimostrare che quelle che apparivano come le stelle nelle vicinanze del nostro sistema solare erano così poco luminose per via dell'enorme distanza a cui si trovavano?

L'intuizione, ad Hubble, venne da stelle con un particolare cambiamento ciclico della luminosità, note come "candele standard", di cui era possibile determinarne la luminosità assoluta: le stelle variabili cefeidi.

Henrietta Lewitt di Harvard dimostrò che questa classe di stelle pulsanti possedeva la particolarità utilissima di avere una stretta relazione tra il periodo necessario al compimento del ciclo di una pulsazione , la temperatura superficiale e la dimensione (e quindi la luminosità) e l'ammontare dell'energia emessa dalla stella (espresso generalmente come magnitudine assoluta, cioé la luminosità che avrebbe la stella se fosse posta alla distanza di riferimento di 10 parsec). Le variabili cefeidi fornirono quindi il primo metro campione necessario per la misura delle distanze su scala extragalattica (uno dei programmi principali del Telescopio Spaziale Hubble è la misura della distanza di galassie molto più lontane di quelle osservabili con gli osservatori terrestri per mezzo dell'identificazione di variabili Cefeidi. Uno dei team dell'HST ha recentemente terminato con successo la misura di Cefeidi in galassie dell'Ammasso della Vergine, venti volte più distanti di quelle osservate dall'astronomo Edwin Hubble).

Questa scoperta, in un solo colpo apriva una vista completamente nuova sull'univarso. Nel giro di alcuni decenni, si aprirono molte tra più importanti branche della ricerca galattica. Vennero scoperti ammassi e gruppi di galassie, vennero proposti schemi per la loro classificazione ed ne iniziò la misurazione spettroscopica. Proprio gli spettri delle galassie si rivelarono particolarmente proficui. Le prime misure di V.M.Slipher al Lowell Observatory, effettuate con un delicato strumento per l'esposizione nel corso di più notti, mostrò che alcune "nebulose a spirale" presentavano un inconsueto spostamento Doppler verso il rosso (redshift). Si sviluppò finalmente il concetto che le galassie, mediamente, presentano una relazione tra la caratteristica del redshift nello spettro e la distanza stimata a cui si trovano.

Ciò fornì ll metodo per la valutazione delle distanze di galassie sempre più deboli e remote e diede la prima idea di un universo in espansione.

Gli scienziati ed i naturalisti hanno la necessità di ordinare, classificare ed organizzare i nuovi fenomeni nella speranza di tracciare una serie di percorsi evolutivi che abbiano un significato interpretabile con le leggi fisiche conosciute.
Nel corso del loro studio, sono state diverse le classificazioni proposte per le galassie; la classificazione proposta da Hubble è risultata particolarmente solida e ben correlata con alcune caratteristiche fisiche misurabili come il contenuto stellare, quello dei gas ed ambientale, nonostante fosse stata concepita solo per descrivere la forma, come appariva nelle fotografie con emulsioni sensibili al blu. Con le succesive aggiunte di Gerard de Vaucoleurs e Sidney van den Bergh, rimane la classificazione delle galassie più comune ed utilizzata.

Le galassie ellittiche furono contraddistinte dalla letteta E e da un numero che ne descrive la forma: 0 per quelle completamente circolari, 5 per quelle con una lunghezza doppia rispetto alla larghezza e 7 per quelle ellittiche. Dall'unico punto di vista che abbiamo, quello dal nostro pianeta, non possiamo conoscere la vera forma di una galassia, potrebbe avere infatti diversi gradi di "schiacciamento" se osservata da angolazioni differenti.

In generale, le galassie ellittiche sono caratterizzate dalla presenza di popolazioni stellari vecchie e da scarse quantità di gas e polveri necessari alla formazione di nuove stelle.
Le spirali si dividono in ordinarie e barrate: nelle barrate i bracci della spirale si allungano da una "barra" che attraversa il centro mentre le spirali ordinarie hanno una forma ad S più pronunciata. Le barrate sono contraddistinte dalle lettere SB, le altre dalla sola S. Hanno entrambe un nucleo centrale con caratteristiche spesso simili a quelle delle galassie ellittiche, circondato da un sottile disco in rotazione, dove si trovano i bracci della spirale.

La sequenza Sa-Sb-Sc-Sd ha la sua corrispondenza nelle spirali barrate con la sequenza SBa-SBb-SBc-SBd. Con il proseguimento delle osservazioni , è stato possibile osservare un numero maggiore di dettagli e furono inserite ulteriori suddivisioni (Sab-Sbc-Scd-S0/a).
Alcune galassie sembrano non avere una forma particolare o perché di recente qualche evento le ha disturbate o più semplicemente perché mancano della rotazione che le ordina e dei moti ondulatori della spirale. In quest'ultimo caso vengono semplicemente chiamate galassie irregolari, le uniche la cui forme non vengono plasmate da interazioni esterne e rappresentano nella classificazione un'estensione del tipo Sd nella sequenza delle spirali (non presente nella figura).

Hubble si rese conto che ponendo in sequenza i vari tipi, rimanevano escluse quelle definite di tipo S0, galassie con un disco ed un nucleo ma con poca, o nulla, formazione stellare, polveri e gas.
Si ritenne che potessero essere l'anello di congiunzione tra le ellittiche e le spirali. In seguito ne furono osservate molte e la comprensione della loro origine promette di fornirci molteplici informazioni sulla storia e l'evoluzione delle galassie in generale.

Diverse precisazioni alla classificazione di Hubble sono risultate particolarmente utili: Gerard de Vaucoleurs introdusse una distinzione tra le galassie la cui struttura a spirale si evolveva dal nucleo a forma di S (s), con una struttura anulare (r) o con una combinazione delle due (rs o sr). Rilevò anche la presenza di un tipo intermedio (SAB) tra le barrate e le spirali normali.

Queste nuove tipologie permisero una catalogazione più precisa della struttura delle galassie ed aprì la strada ad uno studio dettagliato delle proprietà fisiche delle galassie a spirale.
Sidney van den Bergh notò che le spirali più luminose hanno bracci più lunghi e sviluppati ed introdusse una classificazione per la luminosità, basata sulla disposizione e la definizione dei bracci: a quelle di tipo Sc I appartengono quelle più luminose, a quelle di tipo Sc V quelle più deboli. Da rilevare è il fatto che la classificazione è basata esclusivamente sull'aspetto delle galassie in correlazione alla magnitudine assoluta.

Alcune galassie non vengono classigicate con precisione dal metodo ideato da Hubble o dalle sue varianti, anche escludendo i "relitti" prodotti dalla collisione tra galassie. Ci sono infatti, generalmente negli ammassi ricchi, enormi strutture simili a galassie ellittiche che si estendono per milioni di anni luce con regioni esterne molto più sviluppate che nelle ellittiche normali. A questo tipo è stata data la classificazione cD, secondo uno schema sviluppato allo Yerkes Observatory da W.W.Morgan.

Le galassie nane possono essere irregolari, ellittiche o sferoidali a seconda del grado di simmetria e della concentrazione centrale. Studi recenti hanno portato alla luce galassie con bassissima luminosità superficiale che dovrebbero avere una storia evolutiva abbastanza differente da quella delle spirali ordinarie. E mentre molte di queste sembrano i fantasmi delle spirali ordinarie, ci si chede come possano essere messe in relazione ai familiari modelli elaborati da Hubble.