In una notte limpida e buia, puoi vedere l'ammasso globulare Omega Centauri ad occhio nudo. Sembra una stella di fascia media, tipica, tanto che è stata elencata nei cataloghi stellari fin dall'antichità. Ma una volta che gli astronomi hanno guardato l'oggetto attraverso un telescopio, hanno scoperto che non si trattava affatto di una singola stella, ma piuttosto di uno dei più grandi ammassi globulari, una piccola, rotonda, densa collezione di milioni di stelle.
Questa rotondità è ciò che distingue gli ammassi globulari da altri tipi di ammassi stellari (e dà loro il nome, dal latino "piccola sfera"). Sono abbastanza grandi e contengono abbastanza stelle da avere abbastanza gravità che le attiri in forme sferiche.
Gli ammassi globulari sono incredibilmente vecchi. Dei circa 150 all'interno della Via Lattea, i più giovani non hanno meno di 8 miliardi di anni, mentre i più vecchi hanno quasi 12 miliardi di anni. Non hanno avuto nuovi cicli di formazione stellare in miliardi di anni, quindi ciò che rimane al loro interno sono resti di altre stelle (nane bianche, buchi neri, ecc.) o stelle rosse piccole, fioche.
Qualunque cosa li abbia fatti formare è successo molto, molto tempo fa, e semplicemente sono cambiati poco in tutti quegli eoni. In effetti, Omega Centauri è una delle cose più antiche che si possono vedere ad occhio nudo. Quando si formò il sistema solare, quell'ammasso globulare era già molto antico.
Gli ammassi globulari sono incredibilmente densi. Nelle parti più profonde dei loro nuclei, le stelle si stipano insieme fino a mille volte più densamente che nel vicinato solare. Sono così strettamente imballati che la presenza dei pianeti è quasi impossibile; sono troppo vicine perché un sistema planetario sopravviva a lungo. Negli ultimi decenni, gli astronomi hanno notato che ci sono, molto approssimativamente, due tipi distinti di ammassi globulari: quelli giovani e quelli vecchi.
Naturalmente, "giovane" qui è un termine relativo. Questi più giovani tendono ad avere da 8 a 10 miliardi di anni. Tendono anche a essere più vicino al rigonfiamento centrale della Via Lattea e hanno molti più metalli rispetto agli altri ammassi globulari. Nel gergo astronomico, per "metalli" si intende qualsiasi elemento diverso dall'idrogeno e dall'elio. Questi elementi più pesanti sono forgiati all'interno delle stelle attraverso la fusione nucleare, e in una galassia normale, i continui cicli di formazione stellare e distruzione stellare arricchiscono continuamente le galassie.
Ma poiché tutti questi ammassi globulari sono nati all'incirca nello stesso periodo, senza alcuna nuova formazione stellare da allora, la presenza di metalli significa che gli ammassi globulari dovevano formarsi da un ambiente già ricco di metalli.
Gli altri ammassi globulari più vecchi risalgono ad un periodo nell'intervallo tra 10 e 12 miliardi di anni. Questi sono molto più comuni; circa due terzi degli ammassi globulari della Via Lattea provengono da questo periodo di formazione. Tendono ad essere più lontani dal centro galattico, hanno tutti i tipi di orbite casuali e sono quasi privi di metalli.
Gli astronomi sospettano che i giovani ammassi globulari si siano formati con la stessa Via Lattea da 8 a 10 miliardi di anni fa, mentre quelli più vecchi si siano formati prima ancora che la nostra galassia iniziasse a formarsi. Quegli ammassi globulari probabilmente si sono formati con piccole galassie nane che sono state demolite dalla Via Lattea. Le galassie nane furono lacerate, ma i piccoli e densi ammassi globulari riuscirono a sopravvivere fino ai giorni nostri (tuttavia costretti a orbitare attorno alla stessa galassia che distrusse i loro genitori). Abbiamo quindi due tipi di ammassi globulari. Ma come si sono formati?
Il più grande indizio sulle origini degli ammassi globulari è che non hanno materia oscura. Le misurazioni della loro massa con tecniche diverse (sommando tutte le fonti di luce, calcolando la gravità necessaria per mantenerle rotonde e così via) non risultano necessitare di una componente nascosta e invisibile. Ciò significa che gli ammassi globulari sono completamente diversi dalle galassie. È un po' difficile trovare una definizione di "galassia", ma dal momento che quasi tutte le galassie sono fatte di almeno l'80% di materia oscura, è necessario includere questo fattore nella loro definizione.
Poiché gli ammassi globulari mancano di materia oscura, significa che non possiamo semplicemente trattarli come minigalassie, almeno considerando le conoscenze e ciò che è stato trovato finora. È possibile che la materia oscura abbia avuto un ruolo nella formazione di ammassi globulari, allo stesso modo in cui ha fatto per la formazione delle galassie, solo su una scala molto più piccola. Ma forse la materia oscura negli ammassi globulari si è dispersa attraverso le interazioni con le galassie madri, lasciando dietro di sé il grumo di stelle morte che conosciamo.
O forse la materia oscura non ha mai avuto un ruolo. Forse invece di essere galassie fallite, gli ammassi globulari sono ammassi stellari di grande successo. Prendi lo stesso processo che forma qualsiasi altro ammasso (una grande nube di gas e polvere che collassa e si scontra in una pioggia di stelle) e aumentalo fino a 11, e ottieni centinaia di migliaia o milioni di stelle in una sola volta. Quell'intenso lampo di formazione stellare spinse via tutto il gas rimanente, lasciando l'ammasso globulare intatto ma funzionalmente morto.
Ad oggi, gli astronomi non sono esattamente sicuri di quale scenario sia più probabile. In entrambi i casi, gli ammassi globulari sono intriganti perché sono così ovviamente legati alla formazione delle galassie e possono quindi fornire risposte anche su come le galassie si formino ed evolvano, visto che gli astronomi non sono esattamente sicuri di come sia successo. Studiando queste gigantesche capsule del tempo, sperano di scrutare nel nostro antico passato e svelare gli ultimi misteri di come è nata la nostra galassia.