Le stelle di una galassia

Continuando ad allontanare le stelle ad un certo punto le loro immagini apparenti iniziano a sovrapporsi sinché l'oggetto appare come una chiazza confusa di luce. Questo effetto è tanto più importante quanto maggiore è il numero di stelle del sistema, come puoi vedere ora.

Supponi ad esempio di prendere una scatola e riempirla di stelle. Le figure seguenti ti mostrano questo esperimento e lo schema qui a fianco ti spiega come interpretarle. La figura a sinistra ti mostra il fianco della scatola, la figura a destra la parete anteriore.

Teniamo fissa la densità di stelle e variamo solo le dimensioni della scatola. Iniziamo con una scatola di piccole dimensioni e riempiamola di stelle. Guardandola di fronte hai l'effetto di proiezione sul cielo delle stelle.

Qui puoi vedere che raddoppiando la lunghezza della scatola aumenti anche la densità di stelle sul cielo. Guardando una galassia questi due effetti sono entrambi presenti: ci sono moltissime stelle "dietro" una certa zona di cielo e le loro immagini si sovrappongono per effetto della lontananza e dello sparpagliamento della luce dovuto all'atmosfera terrestere. Nel caso dei telescopi spaziali l'effetto dell'atmosfera viene eliminato ma rimane l'allargamento causato dalle ottiche, che è molto minore. Nello spazio la capacità di risolvere in stelle una galassia può essere spinta fino ad oggetti più lontani ma ha comunque un limite.

Le galassie sono talmente lontane e contengono tante stelle che le loro immagini vengono ad ammassarsi in piccole zone di cielo, tanto che tutte assieme appaiono come delle nebulosità diffuse. Con gli strumenti situati a terra è possibile risolvere solo le stelle che si trovano in regioni poco dense delle galassie vicine, ad esempio la loro periferia. Oppure si possono studiare le galassie nane, che contengono relativamente poche stelle.

Come stimare allora il numero di stelle contenuto in una galassia? Posso ad esempio calcolare la luminosità totale della galassia e dividerla per la luminosità tipica di una stella. La luminosità totale di una galassia si trova con un procedimento identico a quello che si segue per le stelle. Si trova anzitutto quanta luce riceviamo da lei (la luminosità apparente) e la si scala secondo la legge dell'inverso del quadrato della distanza. Nel caso delle galassie a spirale hai visto che la distanza può essere trovata con le variabili Cefeidi.

Con questo procedimento si trova che la galassia di Andromeda ha una luminosità totale, considerando solo la radiazione visibile, che è qualche decina di miliardi di volte quella del Sole. Se essa fosse composta di stelle tutte uguali al Sole conterrebbe quindi qualche 10 miliardi di stelle. Il numero vero dipende da come sono distribuite le stelle in luminosità. Ad esempio una galassia 100 volte più luminosa del Sole (non esiste, ovviamente!) può essere costituita da 20 stelle di luminosità uguale a quella del Sole più 160 stelle di luminosità 1/2 quella del Sole. Ma potrebbe anche contenere 150 stelle di luminosità 1/3 quella del Sole più 200 stelle di luminosità 1/4 quella del Sole. Nel primo caso conterrebbe 180 stelle, nel secondo 350, ovvero un numero quasi doppio del primo.

Nella realtà la maggioranza delle stelle di un qualsiasi aggregato è costituita da stelle meno luminose del Sole, quindi la stima che abbiamo fatto è un limite inferiore. Una stima realistica può essere qualche centinaio di miliardi di stelle. Questa cifra è rappresentativa di una tipica galassia a spirale, ma come sai ci sono galassie di tipi diversi. Inoltre all'interno della stessa classe di galassie ci sono oggetti più o meno luminosi. Limiti realistici vanno da qualche milione di stelle per le galassie nane fino a alle galassie ellittiche giganti con un numero di stelle 100 volte superiore a quello di M31.

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