Las Galaxias
Desde hace muchos años se conocen objetos nebulosos entre las estrellas los cuales se creía hacían parte de nuestra galaxia, algunos tenían forma espiral y de allí que se denominaran Nebulosas Espirales. La utilización de telescopios más poderosos con mejor poder de resolución permitió a astrónomos como Edwin Hubble y Milton Humason en la década de los 30 establecieron la presencia de estrellas variables Cefeidas en la nebulosa espiral de Andrómeda, estableciendo que ésta era una galaxia independiente a la nuestra y localizada a una distancia aproximada de 2.5 millones de años-luz de nosotros, confirmando la teoría de Emmanuel Kant sobre la existencia de universos islas.
Una galaxia es un sistema masivo de estrellas, nubes de gas, planetas, polvo, materia oscura, y quizá energía oscura, unidos gravitacionalmente. La cantidad de estrellas que forman una galaxia es variable, desde las enanas, con unos pocos millones, hasta las gigantes, con miles de millones de estrellas 8según datos de la NASA del último trimestre del 2009). Formando parte de una galaxia existen subestructuras como las nebulosas, los cúmulos estelares y los sistemas estelares múltiples.
Se estima que existen más de cien mil millones de galaxias en el universo observable. La mayoría de las galaxias tiene un diámetro entre 100 y 100.000 parsecs y están usualmente separadas por distancias del orden de un millón de parsecs. El espacio intergaláctico está compuesto por un tenue gas, cuya densidad media no supera un átomo por metro cúbico. La mayoría de las galaxias están dispuestas en una jerarquía de agregados, llamados cúmulos, que a su vez pueden formar agregados más grandes, llamados supercúmulos. Estas estructuras mayores están dispuestas en hojas o filamentos rodeados de inmensas zonas de vacío en el Universo.
Se especula que la materia oscura constituye el 90 % de la masa en la mayoría de las galaxias.
Formación y evolución de las galaxias
Las primeras galaxias se empezaron a formar 1.000 millones de años después del Big bang. El material expulsado por el Big bang se enfrió y convirtió en grandes cantidades de hidrógeno y trazas de otros elementos; este material se comenzó a condensar en cúmulos por interacción gravitacional formándose discos en los cuales sobrevino la formación de estrellas. Otra teoría propone que en el principio había una inmensa nube que se fue fragmentando.
Una vez formadas las galaxias se presentaron colisiones y fusiones entre ellas. Estos fenómenos se llevan a cabo durante millones de años, por tanto, no pueden ser observados directamente, sin embargo, se han desarrollado supercomputadoras que pueden simular una colisión galáctica; después los astrónomos comparan estos resultados con l observados para realizar sus conclusiones.
Las estrellas que las forman tienen un nacimiento, una vida y una muerte. El Sol, por ejemplo, es un estrella formada por elementos de estrellas anteriores muertas; o sea, que nuestro sol es una estrella de tercera o cuarta generación.
Muchos núcleos de galaxias emiten una fuerte radiación, cosa que indica la probable presencia de un agujero negro.
Los movimientos de las galaxias provocan a veces choques violentos, pero en general, las galaxias se alejan las unas de las otras, como puntos dibujados sobre la superficie de un globo que se infla.
La formación de galaxias es una de las áreas de investigación más activas de la astrofísica, y en cierto sentido, esto también se aplica a la evolución de las galaxias. sin embargo, hay algunas ideas que ya están ampliamente aceptadas.
Lo que se piensa actualmente que la formación de galaxias procede directamente de las teorías de formación de estructuras, formadas como resultado de las débiles fluctuaciones cuánticas en el despertar del Big Bang. Las simulaciones de N-cuerpos también han podido predecir los tipos de estructuras, las morfologías y la distribución de galaxias que observamos hoy en nuestro universo actual y, examinando las galaxias distantes, en el universo primigenio.
Después del Big Bang el universo tuvo un periodo en el que fue muy homogéneo. Tal como se observa en la radiación de fondo de microondas, las fluctuaciones son menores que una parte en cien mil.
La teoría más aceptada es que las estructuras que observamos hoy en día se formaron como consecuencia del crecimiento de fluctuaciones primordiales debido a la inestabilidad gravitacional. Las fluctuaciones primigenias causaron que los gases fueran atraídos hacia áreas de material más denso, jerárquicamente se formaron los supercúmulos, las agrupaciones galácticas, las galaxias, los cúmulos esterales y las estrellas. Una consecuencia de este modelo es que la localización de las galaxias indican áreas de alta densidad del Universo primigenio.
Así la distribución de las galaxias está íntimamente relacionada con la física del Universo primigenio.
Datos recientes aportan evidencias de que las primeras galaxias se formaron mucho más temprano de los que los astrónomos preveían, tan solo 600 millones de años después del Bin Bang. Esto deja poco tiempo para que las pequeñas inestabilidades primordiales crezcan lo suficiente para que las protogalaxias formen galaxias.
Estructura galáctica
En la estructura a gran escala de una galaxia típica pueden diferenciarse tres principales partes: La protuberancia o abultamiento central ( donde se localiza el núcleo de la galaxia), los brazos espirales ( desde el abultamiento central hasta las periferias de la galaxia) que conforman el disco de galaxias y es donde habitan miles de cúmulos globulares que poseen órbitas elípticas que los acercan y alejan del núcleo galáctico.
Clasificación de las galaxias
Las galaxias se clasifican morfológicamente, en otras palabras: según su forma, la clasificación más común es la de Hubble. Edwin Huble fotografió miles de galaxias para poder establecer las diferencias entre cada una de ellas e incluirlas en diferentes categorías.
Luego de años de esfuerzo, en 1936, Hubble dividió a las galaxias en dos grandes grupos: las regulares, que presentan una simetría de rotación en torno al centro del sistema y las irregulares que carecen de esa simetría, y por tanto fueron incluidas en la secuencia.
Las galaxias regulares fueron divididas en espirales y elípticas, y las espirales en espirales convencionales y en espirales barradas. Estas a su vez tienen clasificaciones secundarias según el tamaño del núcleo respecto a los brazos y la apertura de los mismos.
Galaxias espirales: una galaxia espiral es un tipo de galaxia de la secuencia de Hubble que se caracteriza por las siguientes propiedades físicas.
Ø Tiene un momento angular total considerable.
Ø Está compuesta por una concentración de estrellas central ( bulbo) rodeada por un disco.
Ø El disco es plano ( con posibilidades de alabeo) y está formado por materia interestelar ( gas Y polvo), estrellas jóvenes de población ( alta metalicidad) y cúmulos abiertos.
Ø El bulbo es similar a una galaxia elíptica, conteniendo numerosas estrellas antiguas, llamadas de población II y con baja metalicidad, y normalmente un agujero negro supermasivo en el centro.
Las galaxias espirales deben su nombre a los brazos luminosos con formación estelar dentro del disco que de prolonga—desde el núcleo central. Aunque a veces son difíciles de percibir, estos brazos las distinguen de las galaxias lenticulares, que presentan una estructura de disco pero sin brazos espirales.
El disco de las galaxias espirales suele estar rodeado por grandes aureolas esferoides de estrellas de población II, muchas de las cuales se concentran en cúmulos globulares que orbitan alrededor del centro galáctico. Esta aureola es conocida como halo.
Nuestra galaxia, la vía láctea, es espiral, con una clasificación en la secuencia de Hubble Sbc (posiblemente SBc).
Galaxia espiral barrada
Una galaxia espiral barrada es una galaxia espiral con una banda central de estrellas brillantes que abarca de un lado a otro de la galaxia. Los brazos espirales parecen surgir del final de la “barra” mientras en las galaxias espirales parecen surgir del núcleo galáctico. Las barras son relativa comunes: hasta dos tercios de las galaxias espirales contienen una. Dichas barras generalmente afecta tanto al movimiento de las estrellas como al del gas interestelar dentro de la galaxia espiral, y pueden afectar también a los brazos espirales.
Galaxias elípticas: Una galaxia elíptica es un tipio de galaxia de la secuencia de Hubble que se caracteriza por las siguientes propiedades Físicas:
Ø Ausencia de ó insignificante momento angular.
Ø Ausencia ó insignificante cantidad de materia interestelar ( gas polvo), sin estrellas jóvenes, ausencia de cúmulos abiertos
Ø Formada de estrellas antiguas, llamadas población II.
Ø En la secuncia de Hubble, las galaxias elípticas se clasifican con una E seguida de un número (a veces puesto cómo subíndice) entre 0 y 7.
Las grandes galaxias elípticas suelen tener un sistema de cúmulos globulares, núcleos dobles, y gran cantidad de galaxias satélites. Una posible interpretación es el canibalismo galáctico, es decir la absorción de una galaxia menor por una mayor- por ejemplo, se sabe que nuestra vía Láctea esta “ dirigiendo” un par de galaxias menores en la actualidad.
La imagen tradicional de las galaxias elípticas las presentan como galaxias donde la formación estelar terminó tras el estallido inicial, presentando ahora sólo viejas estrellas.
Algunas observaciones recientes han encontrado cúmulos de estrellas jóvenes, azules dentro de algunas galaxias elípticas, junto a otras estructuras que pueden explicarse por fusión de galaxias, en la nueva visión, una galaxia elíptica es el resultado de un largo proceso donde varias galaxias menores, de cualquier tipo, chocan y se fusionan en una mayor; un excelente ejemplo de esto en acción observado con ayuda del Telescopio Spitzer es lo que está teniendo lugar en el cúmulo de galaxias CL958+4702, a casi cinco mil millones de años luz de nuestra galaxia, dónde cuatro grandes galaxias están fusionándose entre sí para dar lugar a una galaxia elíptica mucho mayor rodeada por un gran halo formado por miles de millones de estrellas expulsadas durante la fusión.
Se cree que todas las galaxias elípticas gigantes tiene un agujero negro supermasivo en su centro.
Galaxias irregulares:
La última clase de galaxias, “irregulares”, que contiene una mezcla de formas- algo que no parece ni espiral ni elíptica-. Cualquier galaxia de forma no identificada cuyas estrellas, gas y polvo se esparcen ala azar- se clasifican como irregular. Las irregulares son las galaxias más pequeñas, y pueden ser los ladrillos para formar las primeras galaxias grandes. Muchas galaxias irregulares pequeñas orbitan la Vía Láctea, incluyendo a las Nubes Mayor y Menor de Magallanes.
Hubble reconoció dos tipos de galaxias irregulares, Irr I e Irr II. Irr I es el tipo más común de galaxias irregulares. Este tipo parece ser una extensión de las galaxias espirales, más allá de Sc, en galaxias con estructura espiral no discernible. Las galaxias Irr I son azules, muy dispersas, y con poco o ningún núcleo. Las galaxias Irr II son raras. Este tipo incluye varios tipos de galaxias caóticas que parecen haberse formado de muchas formas diferentes.
Distribución de las galaxias
En general, las galaxias no están aisladas en el espacio sino suelen ser miembros de agrupaciones de tamaño pequeño o medio, que a su vez forman grandes cúmulos de galaxias.
Nuestra galaxia Vía láctea pertenece a una agrupación pequeña de unas 30 galaxias que los astrónomos llaman el Grupo Local. Consiste en dos grandes espirales, una espiral pequeña, dos elípticas, 13 irregulares, y 14 elípticas enanas. Recientemente se descubrió otra irregular enana dentro de un brazo de la Vía Láctea. Este grupo local se extiende por 3 millones de años luz teniendo en los extremos a las dos espirales ( Vía Láctea y Galaxia de Andrómeda). La Vía Láctea y la galaxia Andrómeda son los dos miembros mayores, con 100.000 o 200.000 millones de estrellas cada una. Las Nubes de Magallanes son tres galaxias satélites cercanas, pero pequeñas y débiles, con 100 millones de estrellas aproximadamente.
Los cúmulos de galaxias se reúnen en nuevos cúmulos denominados supercúmulos de decenas o cientos de cúmulos. Su interacción gravitacional los reúne en largos filamentos, fibrosos y con forma de lazo, separados por grandes vacios. La Gran Muralla, un filamento galáctico descubierto en 1989, se extiende a lo largo del espacio a más de 500 millones de años Luz. Los cosmólogos suponen que la materia oscura, un material hipotético que no irradia ni refleja la radiación electromagnética, puede existir en cantidades suficientes como para generar campos gravitatorios responsables de la estructura heterogénea del universo.
Las galaxias más distantes conocidas, cerca del límite del universo visible, son objetos débiles y azules. Las imágenes de estos objetos se pueden obtener dirigiendo un telescopio hacia las regiones aparentemente vacías del cielo, utilizando un detector de carga acoplada de estado sólido para concentrar la luz débil y procesando después estas imágenes en un ordenador o computadora. Las galaxias que se alejan de la tierra a una velocidad aproximada al 88% de la velocidad de la luz, pueden haberse formado alrededor de 2.000 millones de años después del origen del Universo.
