L'ARRICCHIMENTO CHIMICO. La storia della formazione
della Via Lattea è rintracciabile dallo studio delle proprietà delle
stelle più vecchie e soprattutto nella loro composizione chimica ovvero
l'abbondanza degli elementi chimici e degli isotopi più pesanti
dell'elio (nel gergo astrofisico tutti questi elementi sono spesso
genericamente chiamati "metalli" ). Solo l'idrogeno e l'elio esistevano
al momento della formazione delle prime stelle. Nell'evoluzione delle
successive generazioni di stelle le reazioni nucleari hanno prodotto
gli elementi più pesanti alcuni dei quali sono ritornati nel gas
interstellare per mezzo delle esplosioni di supernova o con il vento
stellare. Questi elementi pesanti sono stati riassorbiti nelle seguenti
generazioni di stelle in un processo che porta ad una progressiva
crescita dell'abbondanza dei metalli nel mezzo interstellare.
Si sono formate anche stelle di massa piccola e quindi con un tempo di
vista abbastanza lungo per essere ancora presenti. La loro composizione
chimica riflette l'abbondanza degli elementi del mezzo interstellare al
momento della loro formazione. Lo studio delle abbondanze degli
elementi chimici nelle stelle di diversa età ci dà quindi la
possibilità di ottenere informazioni sulla storia della formazione
delle stelle della Via Lattea.
 |
Un indicatore comunemente usato
per stimare l'abbondanza dei metalli nelle stelle è la massa
relativa del ferro rispetto l'idrogeno in unità logaritmiche
misurata relativamente ai valori trovati nel Sole. In figura a
destra sono riportate le abbondanze per vari tipi di stelle a
varie età crescenti. Dal grafico si evince che l'abbondanza
relativa è elevata per le stelle con pochi miliardi di anni ma
per le stelle più vecchie l'abbondanza relativa è bassa. Il più
basso valore è stato -5 misurato in vecchie stelle dell'alone.
Sono stati sviluppati molti modelli per descrivere l'evoluzione
chimica della Via Lattea e delle altre galassie, ma nessuno
riesce a spiegare la rapida crescita dell'abbondanza dei
metalli nelle stelle giovani e la povertà degli stessi nelle
stelle vecchie. Questa difficoltà, ovvero la relativa scarsezza
dei metalli nelle stelle vecchie è chiamato "il problema delle
nane G" perchè le stelle più vecchie, ancora nella sequenza
principale, sono di classe spettrale G. Un modo semplice per
evitare "il problema delle nane G" è supporre gran parte del
gas interstellare si sia aggregato dopo la formazione delle
stelle più vecchie.
LA FORMAZIONE DELLA VIA LATTEA Si ritiene che le galassie si formino quando nubi di gas di densità elevata collassano sotto l'azione della forza di gravità. Quando il gas è sufficientemente compresso iniziano le reazioni nucleari e nascono le stelle. Dopo la fine del collasso la nube si pone in uno stato quasi stazionario. L'evoluzione continua ma con un ritmo più lento. Le stelle mentre evolvono rimandano il gas chimicamente arricchito nello spazio interstellare dove si mescola con quello presente ancora non "trattato" e continua la formazione delle stelle. Vi sono due modelli che cercano di spiegare come le galassie evolvono. Nel modello del collasso monolitico si assume che le grandi galassie si formano a causa del collasso gravitazionale di grandi nubi interstellari in maniera più o meno continua. Nel modello gerarchico molte stelle si sono formate in piccole nubi e poi successivamente questi ammassi di stelle si aggregano per formare la galassia. |
Il caso della Via Lattea mostra che le differenze tra il modello monolitico e gerarchico sono troppo semplificate. Alcuni aspetti della struttura della galassia si accordano bene con il modello monolitico. Per esempio il collasso rapido dell'alone seguito da uno sviluppo graduale del disco si accordano con questo modello. Anche lo schema delle abbondanze chimiche è piuttosto omogeneo ed è compatibile con un modello di formazione delle stelle che è stato uniforme durante tutta la storia della galassia.
Tuttavia altre osservazioni depongono a favore di una formazione della Via Lattea di tipo gerarchico. Per esempio lo schema dell'abbondanza delle stelle nel disco spesso differisce da quello del disco sottile più vecchio. Il modo più naturale per spiegare questa differenza è che il disco spesso si è formato per accrescimento di una o più galassie satelliti con diverse storie di formazione stellare. Un altro segno dell'esistenza di aggregazione di galassie satelliti è l'esistenza di un sistema come le galassie nane del Sagittario che appare essere stato disgregato dalla Via Lattea.
