La Lettura, 27 gennaio 2019
La collisione delle galassie
Almeno all’inizio, non avrà l’aria di uno scontro apocalittico: prima toccherà ad aloni di materia oscura avvicinarsi e formare ponti e legami intergalattici. Poi gli effetti gravitazionali diventeranno visibili anche nella materia comune, e allora filamenti stellari cominceranno a staccarsi dall’uno o dall’altro dei due corpi in avvicinamento, fino a strappare bracci galattici e singole stelle (con tutti i loro pianeti) lontani dalle loro orbite, o indietro verso il centro galattico, attratti dai buchi neri divenuti più massicci proprio a causa dello scontro in corso.
Una collisione tra galassie è un fenomeno impressionante, ma è in realtà abbastanza comune (e più comune nell’universo primordiale). Stupisce semmai il contrario, che la nostra galassia, la Via Lattea, sia rimasta a lungo immune da scontri: anche la collisione ritenuta più «imminente», con la vicina, gigantesca galassia di Andromeda, è attesa «solo» tra 4,5 miliardi di anni.
Un team di scienziati dell’università di Durham, in Gran Bretagna, ha però calcolato che c’è un’altra galassia, la terza più vicina a noi, pronta a uno scontro con la nostra Via Lattea in tempi più ravvicinati. Uno studio firmato da Marius Cautun, con Alis J. Deason, Carlos S. Frenk e Stuart McAlpine, calcola che la Grande Nube di Magellano si scontrerà con la nostra galassia «soltanto» tra due miliardi di anni.
«La Grande Nube di Magellano – spiega a “la Lettura” il capofila dello studio, Marius Cautun – non è la galassia più vicina a noi, ma è la galassia satellite della Via Lattea più luminosa e massiccia. Recenti osservazioni hanno dimostrato che la Grande Nube è circondata da un alone di materia oscura quasi due volte più massiccio del previsto. Eravamo curiosi di sapere quali sarebbero state le implicazioni di questa scoperta, così abbiamo realizzato un modello al supercomputer della Via Lattea e della Grande Nube. E con nostra sorpresa abbiamo scoperto che la Grande Nube è in rotta di collisione con la Via Lattea, con la quale arriverà a fondersi in circa due miliardi di anni. Un tempo breve rispetto alla tipica linea temporale cosmica».
La Grande Nube di Magellano è una galassia distante dalla nostra appena 157 mila anni luce, molto meno della grande galassia di Andromeda (oltre 2,5 milioni di anni luce).
Ma non è tanto la distanza, o la traiettoria, a renderla insidiosa. «Se la Grande Nube di Magellano – continua Cautun – non fosse circondata da un alone di materia oscura grande quanto quello misurato, allora avrebbe orbitato intorno alla nostra galassia per molti miliardi di anni senza che accadesse nulla di veramente interessante (per inciso, la Via Lattea è la più grande delle due, quindi è la Grande Nube ad avvicinarsi a noi). Tuttavia, l’alone di materia oscura della Grande Nube è quasi un quarto di quello della Via Lattea (la maggior parte della massa di una galassia è contenuta nel suo alone di materia oscura), così anche la Via Lattea sta percependo la sua forza gravitazionale».
La maggior parte delle galassie ha due componenti: la materia «normale» (quella di cui siamo fatti noi, le stelle e il gas cosmico) distribuita su un disco sottile – è il caso delle galassie a spirale barrata come la Via Lattea – o in una forma più sferoidale, come nel caso delle galassie ellittiche; e un «alone» di materia oscura, l’altra componente, che circonda tutte le galassie e che ha un’estensione maggiore rispetto al disco in cui troviamo le stelle. «Non sappiamo ancora – dice ancora – che cosa sia la materia oscura, sospettiamo che sia costituita da una o più particelle fondamentali che non interagiscono con i fotoni o la materia ordinaria. Nella Via Lattea, la maggior parte delle stelle si trova in un disco del diametro di circa 100 mila anni luce (la Grande Nube è larga “solo” 14 mila anni luce; Andromeda circa 220 mila, ndr). Tuttavia, la maggior parte della massa si trova nell’alone di materia oscura, che si estende a una distanza circa 10 volte più grande (e circa 20 volte più pesante). Proprio come nella Via Lattea, anche la maggior parte delle stelle della Grande Nube si trova in un disco che ha una massa di circa 3 miliardi di volte la massa del Sole, 20 volte inferiore al disco della nostra galassia. E anche la maggior parte della massa della Nube sta nel suo alone di materia oscura: l’alone ha 100 volte più massa di quanta ne abbiano le stelle. Quindi, la materia oscura è importante per le galassie e ancora più importante per le collisioni di galassie. La collisione è determinata soprattutto dal contenuto di materia oscura delle due galassie, poiché esso rappresenta la maggior parte della massa. Solo nella fase finale della collisione, quando le galassie si avvicinano molto, la materia ordinaria gioca un ruolo importante».
Viene da chiedersi se ci siano già ora effetti visibili dell’attrazione tra masse così corpose. «Si pensa che la Corrente magellanica (un flusso di idrogeno neutro prodotto dall’interazione delle Nubi di Magellano con la Via Lattea) sia stato creato dalle maree della nostra galassia (ma anche da altri processi) sulle Nubi. La distribuzione del gas in una galassia è di solito spazialmente più estesa della distribuzione delle stelle ed è la prima a essere distrutta quando c’è una fusione galattica».
Poi, la collisione. Siamo più grandi e più massicci, ma non passeremo indenni. Cosa accadrà alla nostra galassia e al Sistema solare? Vari esempi cosmici mostrano che i sistemi di galassie interagenti possono fondersi, o si cannibalizzano a vicenda, o cambiano forma, a volte diventando una galassia ellittica, più o meno una nuvola irregolare. Non necessariamente si tratterà di un impatto, per la rarefazione della materia nelle galassie, ma gli effetti gravitazionali saranno enormi. «La maggior parte delle collisioni tra galassie si è verificata – continua lo scienziato – quando l’universo (che oggi ha circa 13,7 miliardi di anni) aveva solo pochi miliardi di anni, e ora è un fenomeno meno frequente. Ma c’è. La galassia di Andromeda ha in corso con M32 una collisione ben più avanzata della nostra: M32 ha già perso la maggior parte delle stelle. La galassia Whirlpool, con la sua compagna NGC 5195, offre un esempio di collisione appena iniziata. Ciò che sorprende nel caso della Via Lattea è semmai questo: pensiamo che abbia avuto un periodo molto lungo, negli ultimi 10 miliardi di anni, in cui non si sono verificati scontri del genere. Quindi, la collisione era attesa da tempo! Ci aspettiamo che, quando la Grande Nube si avvicinerà alla Via Lattea (ora si sta allontanando dal centro, ma ruoterà nel giro di qualche centinaio di milioni di anni), molte delle sue stelle si distruggeranno, creando anche un flusso di stelle (simile alla Corrente magellanica di gas, ndr), e che poco dopo la Nube sarà distrutta del tutto. Ma la Via Lattea resterà una galassia a spirale: la Grande Nube non è abbastanza grande da trasformarci in ellittica. Piuttosto, la collisione può avere due effetti: primo, svegliare il buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia, che potrebbe crescere in massa fino a un fattore dieci. Il che potrebbe “innescare” un quasar al centro della Via Lattea con immense quantità di radiazioni in tutte le lunghezze d’onda: uno spettacolo di fuochi d’artificio cosmici per i nostri discendenti (ma siamo lontani dal centro della galassia ed è improbabile che la vita – qualunque cosa potremmo allora intendere per vita – ne risenta)».
Secondo: la collisione potrebbe calciare fuori molte stelle dalla Via Lattea. Magari anche il nostro Sole e il suo Sistema solare. La collisione non ci colpirebbe direttamente, ma potrebbe innescare una catena di eventi, spostando altre stelle, aumentando la possibilità di un incontro ravvicinato tra il Sole e un’altra stella, mutando le orbite dei pianeti, inclusa la Terra – e anche piccole variazioni possono spostarci fuori dalla zona abitabile.
«Potrebbe porre il Sistema solare su una traiettoria che porta fuori dalla galassia, ma la possibilità è piccola, dell’1-3 per cento. Tuttavia, se accadesse, i nostri discendenti starebbero in un’area per lo più priva di altre stelle: vedrebbero un cielo notturno molto più scuro di quello attuale, con una modesta chiazza luminosa corrispondente alla Via Lattea, e sarebbe più difficile per loro viaggiare verso altre stelle (se non l’avranno già fatto). Ora la stella più vicina è distante 4 anni luce, ma se finissimo fuori dalla Via Lattea, la stella più vicina sarebbe a centinaia o migliaia di anni luce».
Comunque, qualche miliardo di anni più tardi, la Via Lattea andrà incontro a ben altra collisione con Andromeda. O forse no. «La collisione con Andromeda – conclude Cautun – sarà the big one, perché Andromeda è molto più grande della Grande Nube e anche della Via Lattea, e la faccenda sarà ben diversa: dovrebbe trasformare la Via Lattea (o ciò che ne è rimasto) in una galassia ellittica e”strappare” molte più stelle. La notizia buona è che potrebbe accadere più tardi del previsto, a 8-10 miliardi di anni da oggi, quando il Sole sarà già morto. La collisione con Andromeda potrebbe essere “rimandata” proprio dallo scontro con la Grande Nube, che sposterà la nostra galassia dal tragitto di Andromeda rendendo la collisione un evento meno “diretto”».