Apuntes de Física: Los orígenes del Universo (5ª parte)

Tras la aparición de los quásars y las estrellas de población III, y debido a la reionización acontecida entre los primeros 150 y 1.000 millones de años después del Big Bang, surgieron las galaxias. Se estima que existen unas 100.000 millones de galaxias en el Universo observable y que cada una de ellas puede contener desde decenas de millones hasta billones de estrellas en su interior. Además de estos astros, las galaxias contienen nubes de gas y polvo, en algunos casos formando nebulosas, cúmulos abiertos, cúmulos globulares , estrellas binarias y sistemas estelares múltiples (las nebulosas y los cúmulos abiertos pueden ser encontrandos en el disco de la galaxia, mientras que los cúmulos globulares forman un gran halo esférico alrededor de su núcleo); además de estos elementos, las galaxias contienen materia oscura y, presumiblemente, energía oscura, dos tipos de materia y energía que definiremos en otra entrada del blog. Es posible que contengan en su interior también múltiples sistemas planetarios como nuestro Sistema Solar. Ciertos estudios sugieren que muchas galaxias poseen en su núcleo un agujero negro supermasivo, y que uno de esos casos es nuestra propia Vía Láctea.

Existen elementalmente tres tipos de galaxias: galaxias espirales (S), galaxias elípticas (E) y galaxias irregulares (Irr). Cuando una galaxia de alguno de estos tipo presenta alguna peculiaridad notable que la haga destacar dentro de estas tipologías, es catalogada también como galaxia pec. Ejemplo: NGC 5128 es S0pec (muy bella, por cierto).

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Se consideran galaxias espirales aquellas en las que, a partir de un nucleo central, se extienden varios brazos con mayor o menor envergadura; estos astros poseen bulbo, disco y halo. Dependiendo de lo desplegados que se encuentren estos brazos, la galaxia espiral puede ser catalogada entre los subgrupos a, b y c; así una galaxia espiral con los brazos recogidos se cataloga como galaxia Sa, una con los brazos algo más abiertos como la Vía Láctea o la galaxia de Andrómeda, galaxia Sb, y una con los brazos abiertos y sueltos, Sc. Existen casos en que una galaxia espiral posee una especie de “barra” o linea de materia que atraviesa su centro para unir sus brazos; a este tipo de galaxia se le conoce como galaxia espiral barrada, y está clasificada como galaxia SB (que puede ser SBa, SBb o SBc, según el caso…); un ejemplo de este tipo de galaxia es la NGC 1300 (La Vía Láctea es también una espiral barrada). Las estrellas más jóvenes, caracterizadas por su emisión en azul, así como la mayor parte del gas y el polvo se encuentran en los brazos de la galaxia espiral, mientras que sus centros se encuentran dominadas por estrellas más viejas y frías, de emisión naranja.

La mayoría de las galaxias, sin embargo, no poseen brazos espirales y su forma es elíptica. De acuerdo con el grado de excentricidad que posea una galaxia elíptica, ésta se encontrará catalogada en uno de los subgrupos que van del 0 al 7; las galaxias E0 son aquellas que poseen una forma esféricas, mientras que las E7 son las que tienen el mayor grado de excentricidad. Estas galaxias se caracterizan por ser muy viejas, carecer de gas y polvo y estar compuestas de estrellas de población II. Se cree que la mayoría de galaxias elípticas son el resultado de colisiones y fusiones entre galaxias. Pueden alcanzar tamaños enormes y es frecuente su aparición en conglomerados galácticos mayores.

Existe un tipo de galaxia de transición entre las elípticas y las espirales, denominada S0, y que se caracteriza por poseer el bulbo central de una galaxia espiral y a la vez carecer de brazos. Recibe también el nombre de galaxia lenticular. Puede observarse un caso de este tipo en la galaxia NGC 5866.

Por último, las galaxias irregulares son aquellas que, o bien pueden llegar a tener trazas de galaxia espiral con los brazos verdaderamente abiertos, o, simplemente, no tienen ninguna forma definida. Existen dos ejemplos claros de galaxias irregulares cercanas a la nuestra, la Gran Nube de Magallanes y la Pequeña Nube de Magallanes, que constituyen además dos casos de galaxia irregular con trazas espirales y galaxia completamente irregular, respectivamente.

Nota: El billón anglosajón equivale a un millardo, es decir, a mil millones.

A lo largo del espacio, las galaxias se organizan dentro de un juego jerárquico de estructuras que contienen a otras, de la misma forma en que, a su vez cada galaxia es una estructura unitaria compuesta por millones de estrellas. Un grupo de galaxias forman lo que se conoce como cúmulo o simplemente “grupo” (elementalmente, si posee más de 50 galaxias es un cúmulo, si no, se trata de un grupo; de hecho, un cúmulo se caracteriza por albergar entre 50 y 1.000 galaxias en su interior); a su vez, un conjunto de cúmulos conforman un supercúmulo. El Universo estaría compuesto por estos supercúmulos de galaxias, separados entre sí por enormes distancias, así como por energía y materia oscura. En nuestro caso, la Vía Láctea se haya ubicada en el Supercúmulo de Virgo, un compuesto de unos 100 grupos y cúmulos de galaxias dominado por el cúmulo de Virgo, que actúa como centro de gravedad, cerca de su centro físico. De acuerdo con la Wikipedia, el tamaño estimable de nuestro supercúmulo local es de 200 millones de años-luz de diámetro (y su forma, la de un disco plano), sin embargo otras fuentes determinan el tamaño de esta estrucuctura entre 75 y 100 millones de años-luz; se trata de un punto todavía por aclarar en estos apuntes. Dentro del centenar de grupos y cúmulos galácticos que componen el Supercúmulo de Virgo se encuentra nuestro Grupo Local. El Grupo Local se haya dominado por dos galaxias espirales Sb gigantes; Andrómeda y la Vía Láctea, además de poseer otras 43 más; muchas de estas galaxias giran en torno a alguna de las espirales gigantes a modo de satélite. De entre estas galaxias, también destaca por su importancia la Galaxia del Triángulo (M33), que formando su propio sistema, gira en torno a Andrómeda. El centro de masas de este grupo se encuentra en un punto intermedio entre la Vía Láctea y Andrómeda; aquellas galaxias que no actúan como satélites de las dos anteriores giran en torno a este punto; de esta forma, dentro de nuestro propio grupo, podemos distinguir tres sistemas dominados por grandes galaxias (Sistema de Andrómeda, Sistema de la Vía Láctea y Sistema del Triángulo) alrededor de los cuales giran algunas galaxias satélites. En el Sistema de Andrómeda se encuentran el grupo de galaxias denominadas también Andrómeda, y que van numeradas del I al VII, además de otras cuatro galaxias. En nuestro Sistema, orbitan un conjunto de 13 galaxias entre las que destacan las ya mencionadas Gran Nube de Magallanes y Pequeña Nube de Magallanes. En torno a la galaxia del Triángulo se encuentra la galaxia enana de Piscis. Andrómeda se encuentra a 2.000.000 de años-luz de nosotros, y la galaxia del Triángulo a 2.800.000 años-luz; se estima que el tamaño total del Grupo Local sea de unos 10.000.000 de años-luz.

Ver también: AstroNotas _ El Grupo Local
Wikipedia _ Atlas de Galaxias Peculiares

Entradas relacionadas:

Apuntes de Física: Los orígenes del Universo (1ª parte)
Apuntes de Física: Los orígenes del Universo (2ª parte)
Apuntes de Física: Los orígenes del Universo (3ª parte)
Apuntes de Física: Los orígenes del Universo (4ª parte)
Apuntes de Física: Los orígenes del Universo (6ª parte)
Apuntes de Física: Los orígenes del Universo (7ª parte)
Apuntes de Física: Los orígenes del Universo (8ª parte)

Otros apuntes en Diario de un explorador:
Apuntes de Física: Teorías y leyes (1ª parte)

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