Galaxias

Galaxia de Andrómeda, una gran galaxia espiral cercana.

No existe una visión mas sobrecogedora para cualquier persona que el contemplar la vía láctea desde un sitio oscuro, esa tenue franja de luz algodonosa, escoltada por miles de estrellas es la galaxia donde se aloja nuestro sistema solar. Sin embargo, las galaxias varían en aspecto y tamaño, dependiendo de sus características y evolución, pero¿Qué son las galaxias?

Galaxia espiral "Sombrero".

Las galaxias son agrupaciones de miles de millones de estrellas. Nuestra propia galaxia, es un ejemplo típico. Estrellas, gas y polvo interestelar se encuentran orbitando alrededor del centro de la galaxia debido a la intensa atracción gravitatoria de todas las demás estrellas. Hoy en día se considera, además de a la materia normal, a la materia oscura como responsable de los movimientos y estructuras galácticos.

Estructura de la Vía Láctea, el sol se encuentra en la periferia de la galaxia.

Debido a lo amplio del tema dejaremos la profundización de la estructura de nuestra galaxia para una estrada posterior, ya que la misma lo merece, basta decir que el sol se encuentra en una hermosa galaxia espiral barrada.

En todo el universo las nuevas generaciones de estrellas nacen a partir del gas que se condensa en regiones llamadas nubes moleculares gigantes y las estrellas, a veces, forman cúmulos de estrellas. Cuando una estrella alcanza el final de su evolución, puede devolver mucho gas al medio interestelar que será la fuente para una nueva generación de estrellas. Podemos imaginar a las galaxias como sistemas que transforman gas en estrellas y éstas nuevamente a gas. 

Nebulosa oscura "Cabeza de caballo", de estas nubes saldrán nuevas generaciones de estrellas

Debido a las grandes distancias que nos separan de estos cuerpos celestes, la luz que vemos viene de dos fuentes. Primero, vemos luz de sus miles de millones de estrellas; puesto que muchas galaxias están muy lejanas, no vemos estrellas individuales (sólo la luz difusa combinada de todas). Segundo, vemos luz fluorescente emitida por el gas ionizado por las estrellas luminosas calientes. Estas nubes de gas resplandeciente marcan los sitios donde nacen nuevas estrellas - a menudo, suelen parecerse a las cuentas de un collar por la forma en que se encadenan en los brazos de las galaxias espirales. La luz de las estrellas y del gas es amortiguada, a una cierta distancia, por el polvo dentro del medio interestelar de la galaxia. 

Podemos observar brillantes estrellas individuales en galaxias cercanas, solo en grandes instrumentos.

En las galaxias más alejadas solo podemos contemplar la luz acumulada de sus millones de estrellas, mezcladas con nebulosas.

El tamaño de las galaxias, incluso de las más pequeñas, desafian la imaginación del ser humanos, estas estructuras son tan grandes que no vale la pena utilizar medidas "estandar" de distancia como el kilómetro. Recordemos entonces lo que es un año luz, si la luz viaja a una velocidad de 300.000 kilómetros por segundo durante todo un año, pues bien esa distancia recorrida, tan grande, es un año luz.

Comparadas con el Sistema Solar, las galaxias son inmensas. Viajando a la velocidad de la luz, tomaría cerca de dos segundos ir de la Tierra a la Luna, y cerca de cinco horas y media, para ir del Sol a Plutón. Llevaría 25.000 años para ir desde el centro de la Vía Láctea a la posición del Sol. La Vía Láctea tiene más de cien mil millones de estrellas, pero las estrellas están tan lejos, unas de otras, que casi nunca colisionan. Incluso los pasos cercanos entre dos estrellas son sumamente excepcionales. 

Comparación de tamaños entre la Vía láctea, y galaxias más pequeñas que ella.

Comparación de tamaños entre la Vía láctea, y galaxias más grandes que ella.

Dentro de una galaxia las estrellas raramente interactúan entre sí ya que, comparadas con sus tamaños, se hallan muy separadas entre si, sus órbitas, alrededor de la galaxia, raramente cambian. Las órbitas de las estrellas reflejan el movimiento del gas a partir del cual se formaron las estrellas. Por lo tanto, la forma de una galaxia nos habla de las condiciones en que se formó, salvo que la galaxia haya sufrido una colisión. 

Colisiones galácticas.

Mientras que las estrellas están distantes entre si, las galaxias están separadas de sus vecinas más cercanas por distancias que son mucho más pequeñas cuando se comparan con las distancias entre las estrellas dentro de las galaxias. Así que, no son raras las ocasiones en que se producen colisiones entre galaxias conforme éstas se mueven a través del espacio intergaláctico. Cuando las galaxias colisionan se penetran unas a otras y se producen choques de estrellas y las nubes de gas, en una galaxia, son comprimidas y frenadas por nubes de gas de la otra galaxia. Las órbitas de las estrellas pueden ser sustancialmente perturbadas (debido a la fuerza gravitacional que una galaxia ejerce sobre la otra) y la comprensión de las nubes de gas puede estimularlas a colapsar y formar estrellas con una tasa especialmente alta. 

El choque entre galaxias produce tasas masivas de formación estelar. 

Clasificación de las Galaxias

Existen muchos tipos diferentes de galaxias. Los diferentes tipos de galaxias no sólo parecen diferentes, sino que también tienen diferentes historias evolutivas. Las tres clases fundamentales de galaxias son elípticas, espirales e irregulares. Estas categorías se dividen a su vez en subclases, a menudo ilustradas usando el diagrama de diapasón de Hubble . Originalmente, los científicos pensaron que este diagrama podía haber representado una secuencia evolutiva de las galaxias, pero hoy sabemos que esto no es verdad. La formación y evolución de las galaxias es un proceso complejo que aún se entiende poco. 

Galaxias Elípticas

Representan una de las formas "clasicas" de galaxias, junto a las espirales. Las galaxias elípticas son llamadas así porque tienen formas elípticas: parecen huevos grandes borrosos o pelotas de rugby. Las estrellas, en las galaxias elípticas, no se esparcen en un disco delgado como ocurre en las galaxias espirales sino que se distribuyen alrededor del centro de la galaxia, uniformemente, en todas direcciones. Las elípticas tienen brillos que varían suavemente, disminuyendo gradual y constantemente, del centro hacia fuera. Si se observa una superficie con forma elíptica que rodea el centro de una galaxia elíptica, todas las estrellas, en esa superficie, tendrán brillos similares. Las galaxias elípticas son también, casi todas, del mismo color: algo más rojas que el Sol. En el diagrama de diapasón son clasificadas como E, seguidas de un número indicando cuán elíptica es una galaxia dada. Cuanto más alto el número, más elíptica, o sea, más larga que ancha. 

Además, muchas galaxias elípticas, en el universo, se encuentran cerca de otras galaxias elípticas, en cúmulos de galaxias. En estos cúmulos, cerca del 75% de las galaxias son elípticas. Esta acumulación también sugiere que se formaron hace mucho tiempo porque las galaxias probablemente se formaron primero en regiones de alta densidad como cúmulos de galaxia. 

Cúmulo de galaxias.

Las galaxias más grandes, en el universo, son las galaxias elípticas gigantes. Ellas pueden contener un billón de estrellas, o más, y alcanzar un tamaño de unos dos millones de años luz -unas 20 veces el de la Vía Láctea -. Algunas de ellas parecen contener agujeros negros supermasivos en sus corazones - monstruos que engullen estrellas, que son hasta tres mil millones de veces más pesados que el Sol -. Estas galaxias elípticas gigantes están en los corazones de los cúmulos de galaxias. 

Galaxias Espirales

Las galaxias espirales, como la de la izquierda, tienen discos delgados de estrellas con bulbos brillantes, llamados núcleos, en sus centros. Los brazos espirales se envuelven alrededor de estos bulbos. Un halo esférico de estrellas extenso envuelve al núcleo y a los brazos. Los brazos espirales, probablemente, se formaron como resultado de ondas que barren el disco galáctico. Como las ondas en el océano, las también llamadas "ondas de densidad" no transportan nada de materia con ellas - se mueven interrumpiendo el tránsito de la materia por la que pasan. En el caso de las galaxias, las ondas de densidad presionan las nubes de gas interestelar, causando que nuevas estrellas se formen dentro de las nubes. Algunas estrellas nacidas a partir de allí son masivas, calientes y brillantes, por lo que hacen que los brazos espirales sean brillantes. Estas estrellas masivas son azules o blancas, por lo que los brazos espirales también parecen blanco azulados. Vistos de perfil, los brazos espirales, a menudo, parecen surcos oscuros porque contienen mucho polvo interestelar que bloquea la luz del bulbo. Los espacios entre los brazos contienen las estrellas más viejas que no son tan brillantes. Aún así, los núcleos de las espirales son, a menudo, rojos, como las galaxias elípticas, sugiriendo que están compuestos por estrellas más viejas. 

En algunas espirales, las ondas de densidad organizan las estrellas del centro en una barra. Los brazos de las galaxias espirales barradas forman espirales hacia afuera a partir de los extremos de la barra. La Vía Láctea puede caer en esta clase de espirales, llamadas espirales barradas. 

En el sistema de diapasón de Hubble, las espirales normales son designadas como "S" y las variedades barradas "SB". A cada una de estas clases, a su vez, se las clasifica en tres subclases, de acuerdo al tamaño del núcleo y el grado en que los brazos espirales se enrollan. Las tres subclases se denotan con las letras minúsculas "a", "b" y "c". También hay algunas galaxias intermedias entre las elípticas y las espirales. Estas galaxias intermedias tienen la forma del disco característica de las espirales, pero no tienen brazos espirales. Estas formas intermedias tienen la designación "S0". 

Espiral barrada.

Galaxias Irregulares

La última clase de galaxias, "irregulares", 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 al azar- se clasifica como irregular. Las irregulares son las galaxias más pequeñas, y pueden contener no más de un millón de estrellas. 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.

Nube mayor de Magallanes

Nube 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. 

M 82, ejemplo de galaxia espiral en vias de convertirse en irregular debido a un choque con otra galaxia.

Para terminar veamos a los dos extremos, las galaxias más pequeñas pueden tener solo algunos cientos de años luz, albergando a cientos de millones de estrellas (son como cúmulos globulares gigantes). Estas galaxias son muy débiles lo que dificulta su estudio.

NGC 1705 ejemplo de galaxia ultra compacta.

Y por el otro lado tenemos a la galaxia más grande conocida, se trata de IC 1101 es una galaxia elíptica supergigante en el centro del cúmulo de galaxias Abell 2029. Está a 1,07 mil millones de años luz de distancia en la constelación de Serpens. La galaxia tiene un diámetro aproximado de 6 millones de años luz, lo que actualmente (2012) la convierte en la galaxia más grande conocida.

Galaxia IC 1101, la galaxia más grande conocida.