Galaxias

Clasificación. Estructura. Interacción. Vía Láctea

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CLASIFICACIÓN DE LAS GALAXIAS.

Las galaxias poseen gran variedad de formas y tamaños, pero pueden ser clasificadas en dos tipos principales a simple vista. Casi todas las galaxias son, aparentemente, bien elípticas, bien espirales.

La clasificación se efectúa normalmente de acuerdo con la forma, siguiendo un esquema conocido como diagrama en «diapasón», divisado por vez primera por el astrónomo estadounidense Edwin Hubble en la década de 1920. Las galaxias elípticas son grandes cúmulos de estrellas que oscilan de forma, desde esferas perfectas hasta elipses aplanadas semejantes a puros. Las mayores galaxias del Universo conocido son sistemas elípticos enormes. Existen en los centros de densos cúmulos de galaxias, y se estima que contienen hasta cien billones de estrellas.

Al parecer, estas galaxias llegaron a ser tan grandes por absorción de otras más pequeñas que erraban muy cercanas, hasta ser capturadas por los vastos campos gravitacionales de aquéllas. Por otra parte, las galaxias elípticas enanas son algunos de los sistemas estelares más pequeños conocidos, con alrededor de sólo un millón de estrellas. Se considera que son abundantes, pero resulta difícil detectarlas debido a su pequeño tamaño. Todas las estrellas contenidas en las galaxias elípticas son viejas, no existiendo en la actualidad ninguna formación estelar dentro de ellas.

Las galaxias espirales son objetos agradables que recuerdan a girándulas, mostrando signos definidos de reciente v continua formación estelan Contienen una protuberancia central de estrellas viejas conocida como núcleo, circundado por un disco de material en el que constantemente se están formando nuevas estrellas. Allí donde las estrellas se han formado, en el disco, refulgen con brillante intensidad y trazan patrones espirales alrededor del núcleo. Estos «brazos» espirales rotan gradualmente en redor de la galaxia, siguiendo las regiones comprimidas de material del disco dentro de las cuales se están formando nuevas estrellas.

Las galaxias espirales aparecen en variedad de tipos, que normalmente se clasifican acorde el alcance de los brazos espirales y cuán grande sea el núcleo. Aproximadamente la mitad de todas las galaxias espirales identificadas hasta ahora tienen una característica distintiva adicional. Es ésta una estructura de estrellas en forma de barra recta que emanan desde el núcleo galáctico y se introducen en el disco. Los brazos espirales convencionales giran entonces en redor desde los extremos de las barras. Estas galaxias se denominan galaxias espirales barradas. Al igual que las galaxias espirales, pueden ser subdivididas en diferentes tipos también acorde el alcance de sus brazos y cuán largo sea el núcleo. El origen de las barras parece estar relacionado con las interacciones gravitacionales de las estrellas en un espiral giratorio.

Las galaxias lenticulares forman una clase intermedia de galaxia, entre las elípticas y las espirales. Poseen protuberancias nucleares y un delgado disco de estrellas, pero carecen de brazos espirales. A veces las galaxias lenticulares también tienen una estructura en forma de barra.

Las galaxias carentes de estructura obvia o núcleo son denominadas galaxias irregulares. las irregulares de Tipo 1 son galaxias que muestran evidencia de brazos espirales que han sido perturbadas de alguna manera. Una irregular de Tipo II es sólo un confuso cúmulo de estrellas. Hay evidencia de que las galaxias muy pequeñas de este tipo, conocidas como galaxias irregulares enanas, se pueden formar a partir de la materia caída dentro del espacio intergaláctico durante las colisiones entre galaxias mayores. Al igual que las espirales, Las irregulares están experimentando todavía el proceso de formación estelar.

ESTRUCTURA DE LAS GALAXIAS

Se creyó alguna vez que las regiones visibles de una galaxia espiral representaban el sistema en su totalidad. Los astrónomos consideran ahora que la materia que ha formado las estrellas no es sino una fracción diminuta del material total contenido en el interior de una galaxia. Esta otra masa está contenida en forma de objetos vagos, demasiado pálidos como para ser vistos desde las distancias a las que nosotros contemplamos las galaxias, u otras formas de materia que no podemos detectar directamente.

Entre la materia demasiado pálida para poder ser vista desde la Tierra, el disco de una galaxia espiral contiene vastos caminos de polvo y gas que no están luminados. Algunas veces, los caminos de polvo llegan a ser visibles porque bloquean la luz procedente de los brazos espirales, permitiéndonos reconocer su silueta. El disco galáctico contiene asimismo muchas estrellas más viejas y vagas que no pueden ser vistas porque son eclipsadas por las jóvenes estrellas brillantes en los brazos espirales. La rotación de las estrellas alrededor de las galaxias espirales ha proporcionado importantes claves para saber que las galaxias contienen mucha más materia de la que es posible ver. El estudio del modo en que los brazos espirales rotan ha conducido a los astrónomos a creer que existen grandes halos esféricos escondidos de materia alrededor de las galaxias espirales.

Según la evidencia visible parecería que la mayoría de la masa de una galaxia, como la masa del sistema solar, está concentrada en su centro. Esto implicaría que, a medida que la galaxia rota, las estrellas situadas más lejos del centro se moverían con mayor lentitud que aquellas que están más cerca del centro. Sin embargo, la observación no corrobora esta posibilidad. En cambio, es más probable que la mayor parte de la masa de una galaxia exista más allá de sus límites visibles, contenida en un vasto halo esférico de materia.

Se cree que la materia del halo está contenida en cierta cantidad de objetos diferentes, como por ejemplo: estrellas pálidas que han escapado del disco de la galaxia; estrellas debilitadas, conocidas como enanas marrones; y los restos de estrellas que se han colapsado y muerto, formando objetos que incluyen las estrellas de neutrones y los agujeros negros. Las nubes de gas están probablemente presentes, también, en el halo. Junto con los objetos más pálidos, el halo contiene asimismo unos luminosos conocidos como cúmulos globulares.

Los cúmulos globulares pueden ser considerados primos pequeños de las galaxias elípticas. Son cúmulos esféricos de estrellas unidas por su mutua fuerza de gravedad. No existe ningún tipo de formacioii estelar dentro dc los cúmulos globulares. Orbiran el núcleo de sus galaxias nodrizas, definiendo una región esférica que se cree que señala los límites del halo galáctico.

Los cúmulos globulares contienen estrellas que son muy antiguas, creyéndose que la mayoría se han formado hace unos 10 billones de años.

Los cúmulos globulares más grandes contienen unos pocos millones de estrellas. Las galaxias espirales tienen normalmente unos 150 cúmulos globulares mientras que las galaxias elípticas pueden tener hasta mil. Se cree que cuando las nubes de gas se colapsaron para formar las galaxias, las regiones aisladas se colapsaron a su vez por separado formando los cúmtulos globulares.

Muchos astrónomos creen que más allá del halo galáctico existe una región esférica mucho más grande conocida como corona. La corona puede ser como cuatro veces el largo del diámetro del halo galáctico. Puede contener partículas exoticas, conocidas como materia oscura, que se comportan de forma muy diferente a las cinco partículas estables fundamentales. Aun criando estas partíctilas exóticas son, hasta ahora, indetectables debido a las limitaciones de incluso la tecnología más avanzada hoy disponible, con todo su presencia puede ser inferida a partir de su efecto gravitacional sobre la materia luminosa de la galaxia.

Se ha sugerido que la corona podría contener hasta un 90 por 100 de la materia total de la galaxia.

LA VÍA LÁCTEA

Tradicionalmente, cuando se habla de la Vía Láctea, se hace referencia a la banda nebulosa de luz que atraviesa el cielo nocturno. El astrónomo italiano Calileo (564-1642) fue el primero en observar la Vía Láctea con un telescopio. Y apreció que estaba compuesta de incontables estrellas tenues. Durante los tres siguientes siglos los astrónomos llegaron a comprender que esta vaga línea de luz es nuestra visión de nuestra propia galaxia. La razón de que la veamos tan diferente de las otras galaxias es que la estamos viendo desde dentro.

La Vía Láctea es una galaxia espiral, y, por consiguiente, relativamente plana y en forma de disco. Si miramos a lo largo del plano del disco, vemos muchas más estrellas que si lo hacemos de costado. Sin embargo, el Sol no se halla en el centro de la Vía Láctea sino que está localizado en uno de sus brazos espirales. El centro de la galaxia se sitúa en la dirección de la constelación conocida como Sagitario, nominándose los brazos espirales según las constelaciones (patrones de las estrellas) a través de las que pasan.

Aun cuando la galaxia se formara hace entre lO y 15 billones de años, el Sol se formó en un brazo espiral hace sólo unos 4,5 billones de años, y desde entonces ha estado en órbita alrededor del centro de la Vía Láctea. Ha completado aproximadamente 21 órbitas y actualmente está situado en el borde de salida del brazo de Orión. Tal como su nombre lo indica, este es el brazo que contiene mayor número de estrellas en la constelación de Orión. Un reciente trabajo sobre cartografla de la galaxia ha sugerido que en realidad Orión quizá no sea un brazo espiral completo sino, simplemente, un brote que conecta el brazo de Sagitario con el de Perseo. Si tal es el caso, nuestra ubicación quedaría más correctamente situada como denrro del puente o espuela de Orión. El brazo de Sagitario cae entre nosotros y el centro galáctico, mientras que el brazo de Perseo se arrolla fuera del Sol.

En sí, el centro galáctico es un lugar de considerable misterio.

Está envuelto en nubes de polvo y gas que bloquean una clara visión de lo que contiene. La luz visible no puede penetrar estas nubes, contando los astrónomos con observaciones a otras longitudes de onda de radiación electromagnética que se pueden propagar a través de las nubes de polvo. Una de las fuentes más brillantes de radioemisión en el cielo proviene de un objeto conocido como Sagitario A. Se extiende éste por el centro galáctico, creyendo muchos astrónomos que se trata de un objeto exótico conocido como agujero negro.

A no dudarlo, la Vía Láctea es una galaxia espiral. Sin embargo, sigue siendo discutible a qué tipo de galaxia espiral corresponde. Durante mucho tiempo se Creyó que era una galaxia espiral estándar. Pero podría haber allí una pequeña barra que uniese el núcleo a los braxos espirales, por lo que la Vía Lácttea seria una galaxia espiral barrada. Otra interesante caracteristica de la forma de nuestra galaxia es que el disco de estrellas no es plano, sino deforme.

Al igual que muchas galaxias grandes la Vía Láctea posee un número de galaxias más pequeñas que orbitan en su redor. Las Nubes de Magallanes son dos galaxias satélite irregulares, habiendo incluso cierta cantidad de galaxias enanas, más pequeñas capturadas por su influencia gravitacional. Más allá de Su influencia aplastante la galaxia está gravitacionalmenie vinculada a otras en una asociación de galaxias conocida como Grupo Local. Éste contiene 21 miembros conocidos, de los cuales tres son galaxias espirales (la Vía láctea, Andrómeda y M33). EI resto de las galaxias del Grupo Local son elípticas --incluyendo la gigante elíptica Mafei I-- y enanas.

INTERACCIÓN DE LAS GALAXIAS

Las galaxias de un cúmulo están constantemente en movimiento (debido a la fuerza gravitacional mutua entre ellas y sus vecinas), por lo que cada tanto, quizá una vez cada muchos millones de años, pasan tan cercanas entre sí que pueden producirse dramáticas interacciones. Si las dos galaxias son de masas similares, los resultados de la interacción son muy diferentes de los producidos cuando una galaxia es mucho más grande que la otra. La proximidad de las galaxias también afecta al resultado final. Algunas galaxias se evitan entre sí, haciendo sentir su presencia desde cierta distancia, mientras que otras se precipitan a la vez, uniéndose.

Si dos galaxias espirales de masa similar se acercan una a otra, a medida que lo hacen en mayor grado comienzan perturbar entre sí su contenido estelar; impulsan simultáneamente a las estrellas de la otra de sus órbitas perdiendo lentamente las galaxias sus patrones espirales. Algunas de estas estrellas son impulsadas fuera de las galaxias, extendiéndose en largas «colas» a través del espacio intergaláctico. Otras estrellas son desaceleradas y comienzan a caer hacia el centro de masa de las dos galaxias. Si las galaxias pasan suficientemente cerca, se unen y comienzan a ser una. Cuando las galaxias colisionan de este modo, las estrellas que contienen no se tocan en realidad entre sí: los espacios entre estrellas son tan grandes que las posibilidades de colisión, incluso en una unión galáctica, son en verdad mínimos.

Si dos galaxias en colisión son de un tamaño muy desigual, entonces una resulta altamente perturbada y la otra permanece intacta. Si una pequeña y compacta galaxia pasa cerca de una grande espiral, la espiral resulta relativamente afectada, mientras que la pequeña y compacta es alterada radicalmente. Sin embargo, si la galaxia compacta pasa realmente a través de la espiral, provoca que ésta adquiera la forma de un anillo.

El efecto de las interacciones galácticas sobre las nubes de gas que contienen las galaxias es algo diferente. Muy a menudo las nuevas fuerzas gravitacionales que actúan sobre las nubes accionan los colapsos que conducen a una explosión de formación de estrellas extremadamente vigorosa, un fenómeno conocido como explosión de estrellas.

Un buen ejemplo es la galaxia denominada M82, que ha sido perturbada gravitacionalmente por la gran galaxia espiral cercana M82. Aun cuando la galaxia más pequeña ha sido significativamente deformada, está experimentando un rápido encuentro de formación de estrellas cerca de su centro.

Cuando las galaxias se unen, son despojadas del polvo y el gas que construye nuevas estrellas. Los sistemas fusionados no son, en consecuencia, capaces de generar nuevas estrellas. Los movimientos de las estrellas también resultan perturbados, de manera que llega a ser imposible para ellas instalarse dcntro de un régimen ordenado necesario para un disco galáctico. La naturaleza aleatoria de las órbitas tiende a hacer elípticas a las galaxias resultantes. El que sean esféricas o elípticas depende de lo aleatorias que sean las órbitas. Si las inclinaciones de las órbitas son totalmente aleatorias, el sistema galáctico es una esfera; si hay tendencia a una inclinación orbital, la galaxia tiene forma oval.