Galaxias elípticas

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 Galaxias 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.

Las galaxias elípticas son concentraciones esferoidales de estrellas que se parecen a los cúmulos globulares, aunque a gran escala. Tiene muy poca estructura interna; la densidad de las estrellas va descendiendo suavemente desde el centro hasta los bordes, y pueden tener una gran variedad de formas elípticas (o relaciones de proporción). Típicamente contiene muy poco gas y polvo interestelar, y carecen de poblaciones de estrellas jóvenes (aunque existen excepciones a estas reglas). Categorías Las galaxias elípticas tienen un amplio rango de tamaños y luminosidades, desde las elípticas gigantes, de cientos de años luz de tamaño y casi un billón de veces más brillantes que el sol, hasta las elípticas enanas, tan solo un poco más brillantes que un cúmulo globular medio. Se dividen en varias categorías morfológicas:

Galaxias cD

Objetos inmensos y brillantes que pueden medir cerca de 1 Megaparsec (3 millones de años luz) de ancho. Estos titanes sólo se encuentran cerca del centro de grandes cúmulos de galaxias, y son casi con total seguridad el resultado de la unión de varias galaxias.

Galaxias elípticas normales

Objetos condensados con un brillo superficial en el centro relativamente alto. Incluyen las elípticas gigantes (gE), las elípticas de luminosidad intermedia (E) y las elípticas compactas.

Galaxias elípticas enanas (dE)

Esta clase de galaxias es fundamentalmente diferente de las elípticas normales. Su diámetro está en el orden de 1 a 10 kiloparsecs, con un brillo superficial mucho menor que el de las elípticas normales, con una presencia mucho más difusa. Muestran la misma disminución gradual característica, con una densidad de estrellas relativamente alta en el núcleo y una periferia más difusa.

Galaxias esferoidales enanas (dSph)

De luminosidad extremadamente baja, también de brillo superficial bajo, tan solo se han observado algunas en las cercanías de la Vía Láctea, y posiblemente en algún otro grupo de galaxias muy cercano, como el grupo Leo. Sus magnitudes absolutas van tan solo de -8 a -15. La galaxia esferoidal enana Draco tiene una magnitud absoluta de -8,6, convirtiéndola en más débil que los cúmulos globulares promedios de la Vía Láctea.

Galaxias enanas compactas azules (BCD)

Pequeñas galaxias que son extrañamente azules. Tienen colores fotométricos de B-V = de 0,0 a 0,30 magnitudes, lo que es típico de las estrellas relativamente jóvenes del tipo espectral A. Esto sugiere que las BCD están formando estrellas en la actualidad. Estos sistemas también tienen una abundante cantidad de gas interestelar (a diferencia de otras galaxias elípticas).

Características

El color rojizo de las elípticas (así como también otras observaciones más detalladas) nos dice algo importante sobre sus historias. El color rojo de las galaxias viene de las estrellas más viejas y frías. El hecho de que la mayor parte de la luz proviene de estrellas viejas sugiere que muchas elípticas se formaron hace mucho tiempo. El hecho de que el color de una elíptica sea más o menos el mismo a través de la galaxia, sugiere que la mayoría de las estrellas, en estas galaxias, se formaron en la misma época. 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. 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 súper masivos 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 Las galaxias elípticas y los bultos de las espirales han sido el sujeto de varias décadas de trabajo observacional y teórico. Durante décadas, los astrónomos pensaron que la rata de rotación de estos sistemas estelares esféricos determinaba si serían de forma redondeada u ovalada, con las elípticas de más rápida rotación siendo las más planas. Detallados estudios de miles de elípticas durante los años, ahora sugieren una imagen completamente distinta. Las elípticas y los bultos son soportados en contra de su propia gravedad, lo que causaría que se encogieran, debido al movimiento aleatorio de las estrellas, bastante como el movimiento de las moléculas en un gas caliente. La distribución del movimiento estelar determina la forma final de la galaxia, esto es, si es esférica, ovalada, o muy aplanada. En los últimos años, los astrónomos también han descubierto que formas de galaxias aparentemente simples, ocultan los complejos y violentos eventos que ocurrieron hace mucho en estas galaxias.

Galaxia M-104, un claro ejemplo de galaxia elíptica Algunas contienen densos núcleos en los que millones de estrellas se mueven en órbitas completamente diferentes de las de las estrellas más alejadas del centro de la galaxia. En muchas formas, los núcleos de algunas se asemejan a poblaciones aisladas transplantadas desde afuera de la galaxia. Los astrónomos están comenzando a pensar que estos núcleos son los restos de galaxias compañeras que fueron consumidas cuando se acercaron demasiado a estas galaxias elípticas, hace muchos millones de años. Cuando las galaxias chocan, los campos gravitatorios rápidamente cambiantes también pueden sincronizar las órbitas estelares, creando los grandes anillos de estrellas que rodean como halos a algunas galaxias elípticas. Las galaxias elípticas también contienen algunas de las más antiguas estrellas en el universo. Mientras las elípticas y espirales continúan produciendo nuevas estrellas, incluso hasta nuestros días, la mayoría de las elípticas dejaron de formar estrellas hace más de 10.000 millones de años, durante lo que debe haber sido una gran época de formación estelar. Las elípticas contienen poco o ningún gas o polvo propio, aparentemente habiendo consumido él que tenían, hace mucho, cuando sus estrellas nacieron. Aquellas elípticas que contienen mayores concentraciones de gas y polvo, aparentemente acumularon el material porque canibalizaron a sus galaxias compañeras. El material acumulado de estas canibalizaciones, se comprime a medida que hunde más y más en el núcleo de la galaxia, y en muchos casos, crea nuevas generaciones de estrellas masivas y luminosas. Eventualmente durante el curso de millones de años, el gas alcanza el centro de la galaxia, donde agujeros negros súper-masivos podrían esperar al acecho por un nuevo suministro de combustible.

Clasificación

Se clasifican con una E seguida de un número (a veces puesto cómo subíndice) entre 0 y 7 que se calcula con la siguiente fórmula: , dónde a y b son respectivamente los semiejes mayor y menor de la galaxia. El tipo más común es el E3, y el máximo es el E7 –ya que por encima, la galaxia tendería a dispersarse y a tomar una forma más voluminosa–, y cabe destacar que su aspecto depende no sólo de su forma sino del ángulo con el que la vemos, de modo que algunas E0 son en realidad elongadas –algo ya comentado por el propio Edwin Powell Hubble.

Características físicas

Las galaxias elípticas varían mucho en luminosidad, masa y tamaño, yendo desde las pequeñas enanas esferoidales, de características parecidas a las de un cúmulo globular -pero muy ricas en materia oscura- ó las galaxias elípticas enanas, hasta las grandes galaxias elípticas presentes en grandes cúmulos de galaxias (por ejemplo, las galaxias de tipos D y cD, caracterizadas por estar envueltas por un gran halo difuso, tipo al cual pertenece la M87, el prototipo de galaxia elíptica gigante) –entre las cuales se hallan las mayores y más brillantes galaxias del Universo. Sus características comunes son:

1. Ausencia ó insignificante momento angular. Ausencia ó insignificante cantidad de materia interestelar (gas y polvo), sin estrellas jóvenes, ausencia de cúmulos abiertos (salvo excepciones puntuales cómo NGC 1275).
2. Compuestas sobre todo por estrellas antiguas, llamadas población II. Físicamente también se pueden dividir en dos tipos: las «cuadradas» –que suelen ser galaxias grandes–, cuya forma es determinada por movimientos aleatorios de sus estrellas, pero que son mayores en algunas direcciones que en otras-, y las «discoidales», a menudo de luminosidad media ó baja, en las que las estrellas suelen tener velocidades similares, pero que están relativamente aplanadas debido a la rotación de la galaxia; otras diferencias entre ambos tipos son:
3. Concentración de luz central: En las «cuadradas» existe una falta de concentración de luz en su centro mientras que las «discoidales» tienen más concentración de luz allí.
4. Poblaciones estelares: Mientras que las primeras están compuestas de estrellas viejas con mayor riqueza en elementos pesados, en las segundas hay poco ó ningún enriquecimiento de tales elementos y sus estrellas son más jóvenes (no mucho más).
5. Fuentes de ondas de radio: Las galaxias elípticas «cuadradas» contienen a veces fuentes que producen fuertes emisiones de ondas de radio; en las discoidales esto es mucho más raro.
6. Medio interestelar: las primeras suelen tener gas caliente que puede detectarse gracias a su emisión de rayos X, sobre todo en las más grandes; en las segundas es mucho más raro que haya dicho gas.

Cúmulos globulares y galaxias satélite

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 «digiriendo» un par de galaxias menores en la actualidad.

Origen

La imagen tradicional de las galaxias elípticas las presenta como galaxias donde la formación estelar terminó tras el estallido inicial, presentando ahora solo 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. Hay tres maneras en las que puede obtenerse una galaxia elíptica a partir de la colisión entre dos galaxias anteriores: un choque que los astrónomos conocen cómo mojado en el cual hay gas frío en abundancia y un brote estelar y otro conocido cómo seco en el que no hay gas o es muy poco abundante y por tanto muy poca o ninguna actividad de formación estelar. El primer tipo produce una galaxia elíptica «discoidal» y el segundo una galaxia elíptica «cuadrada». Un excelente ejemplo del segundo tipo en acción observado con ayuda del Telescopio Spitzer es lo que está teniendo lugar en el cúmulo de galaxias CL0958+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. La tercera vía implica una galaxia espiral que ha agotado todo su gas debido a la formación de estrellas ó que lo ha perdido por procesos diversos convirtiéndose en una lenticular. En éste escenario, la colisión y absorción de galaxias menores -que en el caso de una galaxia espiral apenas tendrían efecto al reparar la formación estelar producida en dichas colisiones los daños sufridos por el disco de dicha galaxia- acaban por destruir el disco de la galaxia lenticular convirtiéndola en una elíptica. Se cree que todas las galaxias elípticas gigantes tienen un agujero negro supermasivo en su centro.

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