Las Galaxias del Universo. Según la definición de Allan Sandage, son los máximos conglomerados individualizables de estrellas, las unidades de materia que definen la estructura granular del universo. Utilizando palabras más sencillas se podría decir también que una galaxia es un conjunto formado por un ingente número de estrellas. Nuestra galaxia la Vía Láctea, es simplemente una más entre los miles de millones que pueblan el espacio. Vistas a través del telescopio, las galaxias aparecen como extensos objetos luminosos y ofrecen por lo general, el aspecto de una nube alargada. El brillo que presentan se debe a la multitud de estrellas que la forman, aunque debido a la enorme distancia a que se encuentran es casi imposible distinguir unas estrellas de otras. También pueden mostrar ciertas bandas oscuras, regularmente distribuidas, que se deben a que la materia interestelar absorbe en esa zona la luz de las estrellas.
La evolución o desarrollo de las galaxias está íntimamente relacionada con la forma en que los científicos piensan que comenzó el universo. Las galaxias nacieron de la contracción gravitatoria que experimentaron nubes de gas y polvo. Allí donde la densidad era bastante alta, se contrajeron para formar estrellas, proceso que se desarrolló a lo largo de millones de años. Más tarde gigantescas explosiones nucleares acaecidas en el centro de una galaxia joven expulsarían el gas y el polvo creando una galaxia elíptica. En otros casos quedaron atrapados en la galaxia y llegaron a formar parte de la galaxia y llegaron a formar parte de la espiral.
Las Galaxias del Universo
Morfología de las galaxias en el Universo
Edwin p Hubble estableció la primera clasificación de las galaxias según sus diferentes tipos estructurales. Más adelante, la primitiva clasificación elaborada por Hubble se ampliaría.
Actualmente cabe mencionar las que se tratan a continuación.
- Galaxias elípticas. – Su nombre proviene de la forma geométrica de su contorno, que varía entre la esfera perfecta y el elipsoide, que es una figura semejante a una esfera achatada y más o menos oval. Las galaxias elípticas se representan con la letra E y con un número que indica su grado de achatamiento o elepticidad (el cociente entre las longitudes de sus dos ejes principales) que varía de 0 a 7. Así las del tipo E0 son esféricas, es decir, su cociente tiene un valor de 1, mientras que las del E7 son muy aplastadas y su cociente alcanza un valor de 3. Las galaxias elípticas no presentan zonas oscuras, lo que hace suponer que contienen poca o ninguna materia interestelar. Sus estrellas más brillantes son de color rojo, de forma que se trata seguramente de un tipo de galaxias formada por estrellas viejas, con edades del orden de los 1010años.
- Galaxias lenticulares. – También llamadas de tipo SO, poseen una estructura intermedia entre la de las elípticas y la de las espirales. Son muy achatadas y muestran una condensación central, o núcleo, muy brillante.
- Galaxias espirales. – pueden ser de dos clases: normales y barradas; las normales se representan por la letra S y a esta clase se cree que pertenece nuestra galaxia. Constan de un núcleo brillante, rodeado por una amplia zona más tenue, y del núcleo central parten prolongaciones, denominadas brazos, que se enrollan en espiral y crean una estructura más o menos abierta. Estas galaxias se subdividen a su vez en los tipos Sa, Sb y Sc, que corresponden a brazos cada vez más o menos abiertas. Las estrellas más brillantes de estas galaxias son de color azul, es decir, estrellas jóvenes con una edad inferior a los 100 millones de años. Las galaxias espirales barradas o Sb, se caracterizan por su núcleo central en forma de lenteja, algo más pequeño que los núcleos de las espirales normales, y por una barra luminosa que lo atraviesa y de cuyos extremos surgen los brazos espirales. Se subdividen en SBa, SBb y SBc, que corresponden a brazos cada vez más abiertos. Dado que los extremos abiertos de la barra se curvan hacia atrás los brazos espirales forman en ocasiones un anillo que rodea al núcleo. Las estrellas de los núcleos de las espirales barradas son gigantes rojas, en tanto que las de sus brazos son azules jóvenes. En los brazos también es posible detectar nebulosas y polvo interestelar.
- En opinión de Hubble, las galaxias espirales son las más frecuentes. Según sus cálculos, el 17 por ciento de las galaxias serian elípticas, el 80 por ciento espirales y el 3 por ciento irregulares. Con todo es preciso tener en cuenta que las espirales se identifican con mayor facilidad que las elípticas, lo cual sugiere que estas cifras podrían reflejar una cierta selección de las observaciones.
- Galaxias irregulares. – No presentan una forma definida, sino que contienen estrellas y nubes oscuras de materia interestelar agrupadas de un modo aparentemente desordenada. Como consecuencia carecen de núcleo central, de brazos en espiral y de plano de simetría. Ejemplos típicos de estas galaxias son las dos nubes de Magallanes. Se cree que pueden ser más numerosas de lo que Hubble afirmo, ya que su pequeño tamaño y débil luminosidad las hace difíciles de observar y de estudiar. Las galaxias irregulares se dividen en:
- Irregulares típicas, llamadas Irr I.
- Irr II, determinadas por su estructura caótica. Paradigma de estas galaxias es M 82 en la constelación de Virgo.
- Galaxias enanas. –Tal vez sean las más numerosas, pero debido a su bajísima luminosidad y pequeño tamaño resulta difícil detectarlas. En esta clase de galaxias abundan las estrellas viejas.
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Formación de las galaxias en el Universo.
En el universo, a partir del momento en que la radiación se desacopló de la materia, la gravitación empezó a actuar para formar estructuras complejas. Grandes nubes de gas, constituidas casi exclusivamente por hidrógeno, empezaron a colapsar alrededor de pequeñas perturbaciones de densidad al atraerse entre si las partículas que la formaban. Poco a poco, estas nubes fueron haciéndose cada vez más densas y dando lugar a las galaxias. Cuando la perturbación inicial era muy grande y la nube de gas no giraba con rapidez sobre sí misma aparecieron las galaxias elípticas, mientras que en el caso contrario se formaron las galaxias espirales. En este último caso, según el gas iba aumentando la velocidad al contraerse la nube, la materia caía con mayor rapidez en la dirección del eje de giro, con lo cual la nube terminó adoptando sus características forma de disco. Durante el proceso de contracción se condensaron antes las zonas más densas, que dieron lugar a cúmulos de estrellas, que conformaron el halo galáctico. Sin embargo, en las regiones centrales del disco, las estrellas y las nubes de gas y polvo giraban más de prisa que las de la periferia. Dicho fenómeno, conocido con el nombre de rotación diferencial, aclara la existencia de los brazos espirales. Gracias a los campos magnéticos existentes en el interior de las galaxias, estos brazos espirales se mantienen fijos sin llegar a enrollarse, por más que algunas galaxias hayan completado más de cien vueltas sobre sí mismo desde que se formaron.
Sin embargo, se ha podido demostrar que, si las galaxias espirales no contuvieran más materia que la que se puede observar, su estructura seria inestable y hace tiempo habrían desaparecido. Esta paradoja será analizad en otro momento al hablar sobre el problema de la materia oscura.
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Objetos Seyfert.
Las llamadas galaxias Seyfert en el año1943. Son extrañas espirales cuya principal característica es contar con un núcleo muy activo que emite enormes cantidades de energía en forma de radiación ultra violeta e infrarrojo, así como las ondas de radio. Sus espectros muestran intensas líneas de emisión que no se observan en los espectros de las galaxias normales. Además, la anchura de las líneas de emisión indica que el gas responsable de dichas líneas se mueve de forma muy agitada.
Existen distintas explicaciones para esta inusitada actividad interna. Se ha apuntado la posibilidad de que se deba a colisiones múltiples de estrellas; de que se trate de galaxias en las que la explosión de una supernova ha producida una reacción en cadena; de que reciban su energía de un colapso gravitatorio, y, por último, que no sean otra cosa que la energía liberada cuando el gas, el polvo y las estrellas caen en un inmenso agujero negro.
Los quasars.
La palabra quasars es un acrónimo de quasi-stellar radio surce, es decir, fuentes de radio cuasi estelar. Cuando se descubrieron se pensó que eran estrellas situadas dentro de nuestra galaxia. Sin embargo, al analizar sus espectros se comprobó un fuerte corrimiento hacia el rojo, lo cual prueba bien a las claras su naturaleza extra galáctica se encuentran a distancias de varios miles de millones de años luz. El primer quasars descubierto situado a 2.000 millones de años-luz de distancia, es el 3C-273, tan brillante como doscientas galaxias juntas. En un corto espacio de tiempo se detectó un gran número de quasars. Se han propuesto diferentes explicaciones de cara a establecer el origen de los quasars y la cantidad de energía que emiten. La mayoría de ellas coinciden con las que se dan para los fenómenos observados en galaxias Seyfert por lo que se piensa que la mayoría de los quasars pueden ser simplemente galaxias de este tipo muy lejanas.
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Los cúmulos de galaxias del Universo.
Alrededor del 10-15 por ciento de las galaxias se agrupan en formaciones ligadas gravitacionalmente a las que se denominan cúmulos de galaxias. Algunos cúmulos contienen miles de galaxias en constante interacción.
Existen ciertos cúmulos formados sobre todo por galaxias elípticas, cuyo conjunto recibe el nombre de elíptica gigante; otros poseen un número mucho mayor de galaxias espirales o irregulares. Las colisiones galácticas pueden modificar la forma de un cúmulo y provocar el desarrollo de elípticas o irregulares a partir del choque entre dos espirales. Algunas galaxias elípticas gigantes, por ejemplo, M 87 pueden tener en su núcleo agujeros negros con masas infinitamente superiores a la masa solar.
Se han propuesto dos teorías que tratan de aclarar el origen de las asociaciones galácticas. Una de ellas mantiene que las galaxias se formaron y se diseminaron de modo uniforme por el universo y algunas fueron atrayéndose entre sí hasta formar grupos ligados gravitacionalmente.
La otra sostiene que lo que sucedió es que, mientras que pequeñas nubes de gas colapsaban y daban lugar a galaxias aisladas, algunas nubes eran tan grande que al colapsar iban formando estructuras dentro de ellas. Estas estructuras acaban convirtiéndose en galaxias y el hecho de que formen un cúmulo seria consecuencia de que su origen se produjo a partir de una misma nube de gas.
La materia oscura. Una vez conocida la distancia de un planeta al Sol y la velocidad a la que el primero gira alrededor de este, es fácil calcular, usando las leyes de Kepler, cuál es la masa solar. De la misma manera, si se conoce a qué velocidad giran las estrellas alrededor del centro de la galaxia y su distancia de ese centro, es posible calcular fácilmente la masa de la galaxia. Cuando se hace este sencillo calculo con galaxias reales se llega a la conclusión de que su masa debe ser mucho mayor de la que se observa desde la Tierra. Dicha de otro modo, la mayoría de la masa contenida en una galaxia ha de ser no luminosa. Este problema no sólo se produce con las galaxias, sino que aparece en un gran número de enigmas astrofísicos de toda índole. Si esta conclusión no fuera lo bastante sorprendente, estudios teóricos y distintas observaciones parecen revelar que esta materia no luminosa debería de ser de una naturaleza completamente distinta de la materia conocida y, si por ello fuera poco, más del 99 por ciento del universo estaría compuesto por esa materia oscura. Actualmente, la naturaleza exacta de este desconocido componente mayoritario del universo continúa siendo un misterio. Hay algunos científicos que han sugerido incluso que las leyes de Kepler y, (por tanto, la ley de Newton y la relatividad general de Einstein) podrían no ser adecuadas para el estudio de sistemas como las galaxias o los cúmulos de galaxias.
