Gli ammassi globulari sono cospicui grappoli di stelle localizzati nell'alone galattico e che possono arrivare a contenere anche un milione di componenti! È sufficiente esaminare una delle tante immagini di questi oggetti, come ad esempio M5, situato nella Testa del Serpente, per rendersi conto che la concentrazione stellare è notevole, soprattutto all'interno; questo è confermato anche da alcuni dati numerici molto significativi: se negli ammassi aperti, localizzati prevalentemente nel disco, la densità stellare è mediamente compresa tra 0.1 e 50 stelle per parsec cubico, nei globulari questa può arrivare a 1000 stelle, sempre per parsec cubico. Non è pertanto difficile immaginare la visione spettacolare che si dovrebbe godere da un ipotetico pianeta in orbita attorno a una stella localizzata nella regione esterna di un globulare, come quella riprodotta nella immagine qui a fianco.
Gli ammassi globulari rivestono un'importanza cruciale in cosmologia, perché trattandosi di oggetti molto vecchi — le stime più recenti forniscono mediamente un valore attorno ai 10 miliardi di anni — la determinazione della loro età diviene un fattore critico nella valutazione dell'età stessa dell'universo. A mero titolo di curiosità ricordiamo che il sopra citato M5, scoperto da Messier nel 1764, è scherzosamente chiamato "ammasso di Matusalemme" in quanto presenterebbe un'età di ben 13 miliardi di anni, comparabile quindi con l'età dell'Universo (13.7 miliardi di anni).
M5 fotografato da Angelo Molinari. La stella brillante in basso sulla sinistra è la 5 Ser di 5ª grandezza Gli studi spettroscopici di questi oggetti hanno rivelato una minor abbondanza di elementi pesanti rispetto alle stelle che, come il Sole, fanno parte del disco galattico. Si ritiene quindi che gli ammassi globulari si siano formati da una prima generazione di stelle, più vecchie, quelle cosiddette di Popolazione II, nate dalla materia primordiale presente nella giovane galassia poco dopo la sua formazione.
I diagrammi HR dei globulari presentano generalmente una sequenza principale breve e diramazioni laterali pronunciate che rappresentano, a conferma di quanto già detto, stelle molto vecchie che si sono evolute dalla fase di gigante o supergigante. Confrontando il diagramma di ciascun ammasso globulare con quello dei modelli teorici derivati dalla teoria dell'evoluzione stellare, è possibile stimare l'età dell'ammasso; ed è stata una sorpresa scoprire che tutti questi oggetti sembrano essere coetanei, quasi esistesse una ragione fisica per la quale si sarebbero tutti formati in un breve intervallo di tempo della storia dell'universo.
G1 in un'immagine dell'HST La nostra galassia contiene circa 200 ammassi globulari, la maggior parte dei quali disposti in orbite altamente eccentriche che li confinano nelle regioni esterne della Via Lattea. Allo stesso modo, anche molte altre galassie possiedono nutriti sistemi di ammassi globulari ed in alcuni casi, come ad esempio M87, addirittura diverse migliaia! La distribuzione degli ammassi globulari nella nostra Via Lattea si concentra intorno al centro galattico nelle regioni del Sagittario, Scorpione e Ofiuco: non è però escluso che alcuni di questi appartengano in realtà alla galassia ellittica nana del Sagittario scoperta nel 1994. Mentre tutti gli ammassi della Via Lattea e del Sistema di M31, la galassia di Andromeda, come abbiamo visto sono vecchi, altre galassie del Gruppo Locale come la Grande e la Piccola Nube di Magellano ed M33, contengono ammassi globulari abbastanza giovani, come si è potuto stabilire con certezza dalle indagini spettroscopiche.
Come nel caso degli ammassi aperti, anche per i globulari sarà opportuno definire una classificazione che tramite un'apposita sigla permetta di individuarli facilmente; in questo caso, tuttavia, le cose sono molto più semplici, perché dal punto di vista visivo i globulari sono contrassegnarli da un semplice numero compreso tra 1 e 12: più basso è il numero, maggiore è la concentrazione, ossia la variazione di luminosità verso l'interno, che possiamo altresì definire come gradiente di luce. Va da sé che se un globulare è di classe 12 si presenta pallido e di luminosità uniforme, ossia di gradiente nullo.
Un altro importante parametro che caratterizza i globulari, anche se puramente limitato all'osservazione spettroscopica, è la metallicità; questa viene usualmente espressa come il logaritmo del rapporto tra ferro e idrogeno tenendo come riferimento il Sole (ricordiamo che gli astrofisici definiscono "metalli" tutti gli elementi più pesanti dell'elio). Può sembrare un concetto astruso, ma non lo è: dire che un certo globulare ha una metallicità pari a -2 significa che il rapporto ferro / idrogeno in una delle sue stelle è mediamente di 1/100, o 10-2 rispetto a quello del Sole (-2 è, infatti, il logaritmo o esponente di 10-2). Allo stesso modo se la metallicità fosse -1 il suddetto rapporto sarebbe invece di 1/10 (che si può anche esprimere nella forma 10-1).
M4 (© NOAO) Non è certamente facile risolvere da Terra il centro di un ammasso globulare in singole stelle, a meno di avvalersi di tecniche interferometriche o di un grande telescopio che operi al di fuori dell'atmosfera, come l'HST. Un esempio eloquente delle incredibili capacità di questo gioiello tecnologico orbitante, purtroppo destinato a una fine ingloriosa, è fornito dal nucleo di M15 che essendo di classe 4 si presenta ancora ben concentrato.
C. Messier, che trascorse la sua esistenza a cercare le comete, dovette avere più di un sussulto quando scrutando il cielo col suo modesto rifrattore s'imbatteva occasionalmente in uno di essi; con piccole aperture di 60 o 70 millimetri e bassi ingrandimenti questi oggetti appaiono, infatti, tutti pressoché irrisolti, di forma per lo più circolare e di aspetto fortemente cometario, tant'è che nelle descrizioni dello stesso astronomo parigino ricorrono frequentemente espressioni come "nébuleuse sans étoiles" o "ne contient aucune étoiles". Ciò valeva anche per globulari cospicui come M13 o M22 e con la sola eccezione di M4, situato 1 grado a ovest di Antares, più disperso dei suoi simili, cui era invece stata data la definizione di "ammasso di stelline molto piccole". Ciò è confermato dal fatto che M4 come mostra l'immagine qui a sinistra, è di classe 9 ed è quindi a bassa concentrazione interna. Visualmente, fra l'altro, ha un aspetto inconfondibile, in quanto mostra un caratteristico filare di stelle che sembra dividerlo a metà; l'aspetto, insomma, è più simile a quello di un ammasso aperto compatto (come M11) che non di un globulare.
In condizioni ideali potrebbe essere osservato a occhio nudo, dal momento che presenta una magnitudine che sfiora la 6ª; tuttavia è penalizzato dal fatto di essere sempre molto basso sull'orizzonte, dove foschie e inquinamento luminoso spesso stemperano le immagini sul fondo cielo: trovandosi nello Scorpione, infatti, non culmina mai al di sopra dei 20 gradi per una località situata nel Nord-Italia; più fortunati, come sempre, gli abitanti del meridione, i quali possono allo stesso tempo disporre di cieli usualmente più scuri.
Ad ogni modo abbiamo preparato, anche in questo caso, una piccola lista di oggetti che si possono individuare senza ausili ottici e che appartengono al catalogo di Messier; si tratta in pratica dei 4 più brillanti della 6ª magnitudo integrata. Speriamo che anche stavolta possano essere di stimolo per i nostri visitatori.
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