Galaxias

Las galaxias son agrupaciones de miles de millones de estrellas. Nuestra propia galaxia, es un ejemplo típico. Estrellas, gas y polvo interestelar orbitan alrededor del centro de la galaxia debido a la atracción gravitatoria de todas las demás estrellas. 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 suwe 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. Cuando miramos una galaxia, 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. 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. Puesto que las estrellas raramente interactúan entre sí, 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. Mientras que las estrellas dentro de una galaxia están separadas por distancias muy grandes comparadas con sus tamaños, 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, no son inusuales las 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. Debido a que las estrellas en las galaxias están tan lejos, una señal de una galaxia es generalmente muy débil. Desde el patio posterior de su casa es difícil ver galaxias a simple vista, incluso las más cercanas. Las galaxias más brillantes y grandes son fáciles de identificar: son señales de luz con una gran variedad de formas, desde elípticas a espirales. Las muchas más numerosas galaxias débiles son más difíciles de encontrar. Es necesario buscar imágenes que son más borrosas y de contraste más bajo que las estrellas puntuales **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. **Elípticas ** 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. 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.
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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. 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 trasplantadas 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 canalizaciones, 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.

**Espiral ** Una galaxia espiral es un tipo de galaxia de la secuencia de Hubble que se caracteriza por las siguientes propiedades físicas: Las galaxias espirales deben su nombre a los brazos luminosos con formación estelar dentro del disco que se prolonga más o menos logarítmicamente 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.
 * Tiene un momento angular total considerable.
 * Está compuesta por una concentración de estrellas central rodeada por un disco.
 * El núcleo central es similar a una galaxia elíptica, conteniendo numerosas estrellas antiguas, llamadas "Población II", y normalmente un agujero negro supermasivo en el centro.
 * El disco es plano y está formado por materia interestelar, estrellas jóvenes "Población I" y cúmulos abiertos.



Origen de la estructura espiral: Los primeros estudios sobre la formación de los brazos espirales corresponden a Bertil Lindblad. Se dio cuenta de que las estrellas no pueden estar organizadas en forma de espiral de manera permanente. Puesto que la velocidad de rotación del disco galáctico varía con la distancia al centro de la galaxia, un brazo radial rápidamente se vería curvado al rotar la galaxia. El brazo, tras unas pocas rotaciones, incrementaría la curvatura enrollándose cada vez más en la galaxia. Esto no es lo que se observa. Explicación de los brazos de las galaxias espirales: la primera teoría admisible fue ideada por C. C. Lin y Frank Shu en 1964. Sugirieron que los brazos espirales eran manifestaciones de ondas de densidad espirales. Supusieron que las estrellas se desplazan en órbitas ligeramente elípticas y que la orientación de sus órbitas está correlacionada, esto es, las órbitas elípticas varían su orientación, unas de otras, ligeramente con el incremento de la distancia al centro galáctico, tal como se observa en el diagrama. Estas órbitas están más cercanas en algunas áreas presentando el efecto de parecer brazos. Las estrellas no permanecen siempre en la posición en que las vemos, sino que pasan por los brazos al desplazarse en sus órbitas. Se han propuesto hipótesis alternativas que implican ondas de formación estelar desplazándose por la galaxia; las estrellas brillantes producidas en la formación estelar mueren rápidamente, dejando regiones más oscuras tras la onda y, por tanto, haciendo esta visible. Las galaxias espirales poseen muchas estrellas jóvenes, situadas en los brazos espirales pletóricos de gas hidrógeno frío, polvo interestelar (principalmente carbono) y dispersión de moléculas de dióxido de carbono, agua y formaldehído, combustibles de futuras estrellas; (a las estrellas que corresponden los brazos espirales las llamaremos de Población I)

**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.

Cuando Hubble estableció su clasificación de las galaxias se intentó interpretarla como un proceso evolutivo. Las galaxias comenzarían como elípticas y evolucionarían hacia espirales, de modo que las primeras serían las más jóvenes y las espirales las más viejas. Hoy más bien pensamos que todas las galaxias o casi todas, se formaron al mismo tiempo y que sus diferencias son causa de las distintas evoluciones que han seguido

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