Bracci a spirale
Il Sole si trova su un braccio relativamente corto detto di Orione che comprende la nebulosa omonima. Due bracci maggiori si estendono ai lati del nostro: quello del Sagittario (che vediamo in estate) e quello di Perseo (che vediamo in inverno). Gli altri maggiori sono detti del Centauro e del Cigno.1) Composizione dei bracci a spirale
I bracci a spirale sono caratterizzati dalla presenza di polveri, di nubi di idrogeno neutro, di stelle di classe spettrale O e B, di nubi di idrogeno ionizzati e di "giant molecular clouds".
- Le nubi di idrogeno neutro
Le nubi di idrogeno neutro emettono fotoni con lunghezza d'onda pari a 21 centimetri. Tale radiazione radio è fondamentale per mappare le concentrazioni di idrogeno neutro, in particolare della nostra galassia, poiché è in grado di attraversare indisturbata il mezzo interstellare. Si ricordi che, a causa della rotazione dei componenti della galassia, la radiazione a 21 cm galattica subirà spostamenti spettrali dovuti all'effetto Doppler e che tali spostamenti rivelano soltanto il moto parallelo, cioè lungo la direzione della linea di vista.
- Stelle O-B (causano il colore del disco galattico) e Nubi di HII (idrogeno ionizzato)
Nonostante l'estinzione interstellare limiti drasticamente il numero di osservazioni in ottico del piano galattico, vi sono abbastanza regioni ricche di stelle O e B, con nubi di HII provocate proprio dalla loro intensa radiazione, visibili nel cielo per tracciare la struttura dei bracci a spirale vicini al Sole.
- Giant Molecular Clouds "GMC" (nubi da cui nascono le stelle massive)
Rivelate da emissioni radio provenienti da altre transizioni atomiche, fra cui quelle del monossido di carbonio (CO).
2) Formazione dei bracci a spirale
Certamente un braccio a spirale non ruota rigidamente con le stelle che lo compongono, altrimenti la sua struttura verrebbe persa dopo poche rotazioni.
L'orbita di una stella attorno al centro galattico, a causa delle perturbazioni gravitazionali provocate dai corpi vicini, è ellittica e ruota lentamente. Questa non è però orientata a caso, bensì è inclinata di un preciso angolo rispetto all'orbita della stella vicina: i bracci a spirale risultano essere semplicemente l'insieme dei punti in cui le orbite stellari sono maggiormente ravvicinate.
E' una situazione in qualche modo analoga ad un ingorgo stradale visto da un aeroplano: un aumento temporaneo del numero di autovetture concentrate in una particolare posizione che, a sua volta, si sposta con una velocità diversa da quella delle singole auto. L'aumento temporaneo del numero di stelle in una regione (nella zona in cui sta "passando" il braccio a spirale) causa un aumento dell'attrazione gravitazionale verso tale regione: molecole ed atomi liberi nel mezzo interstellare, tra cui vecchi gas e polveri residui di stelle già morte, sono compressati a formare nuove nebulose, da cui nuove stelle.