++ GLOSARIO: Galaxia

Fuente: Astrofísica y física

Clasificación de las galaxias según la secuencia de Hubble

de Astrofísica y física de Verónica Casanova

Esta entrada se escribe para celebrar la VIII edición del Carnaval de la Física que este mes se celebra en el Blog Pirulo Cósmico.

Las galaxias tienen tres configuraciones distintas: elípticas, espirales e irregulares. Una descripción algo más detallada, basada en su apariencia, es la provista por la secuencia de Hubble, propuesta en el año 1936. Este esquema, que sólo descansa en la apariencia visual, no toma en cuenta otros aspectos, tales como la tasa de formación de estrellas o la actividad del núcleo galáctico.

1.- Galaxias elípticas.

Estas galaxias tienen forma de elipse y se denominan entre E0 y E7 dependiendo del grado en el que la elipse está ovalada. De hecho, si este número se multiplica por 10, obtenemos el valor de la excentricidad de la galaxia. Es decir, las galaxias E0, tienen una excentricidad nula, lo que significa que son esféricas.

Las galaxias elípticas varían considerablemente en tamaño, masa y luminosidad las unas de las otras. Por ejemplo, M87 es una galaxia elíptica muy activa que posee la población de cúmulos globulares más grande observada en una galaxia.

En general, se trata de galaxias cuyas estrellas son muy viejas, aunque se han detectado zonas de formación estelar producto de la fusión de dos galaxias. Otra características de las elípticas es la ausencia de polvo y gas a partir del cual puedan nacer nuevas estrellas. De izquierda a derecha son M87 y M59.

2.- Galaxias espirales

Estas galaxias presentan las siguientes propiedades: están compuestas por una formación central de estrellas denominada bulbo que está rodeada por un disco plano formado por materia interestelar, gas y polvo, estrellas jóvenes y cúmulos abiertos. En el halo de estas galaxias se encuentran los cúmulos globulares compuestos por estrellas viejas.

Los bulbos de estas galaxias se asemejan a una galaxia elíptica en apariencia y propiedades, y además, en la mayoría de los casos poseen un agujero negro en su centro. En los ejemplos tenemos a M74 a la izquierda y a M101 a la derecha.

Las galaxias espirales se dividen en dos tipos: galaxias lenticulares y galaxias espirales barradas.

2.1.- Una galaxia lenticular es un tipo de galaxia intermedia entre una galaxia elíptica y una galaxia espiral. Tienen forma de disco y han consumido la mayor parte de su materia interestelar. Carecen de brazos espirales. Estas galaxias suelen abundar en los cúmulos de galaxias ricos, en detrimento de las galaxias espirales, ya que al parecer en su origen eran galaxias espirales que perdieron su materia interestelar debido a las interacciones gravitatorias con otras galaxias del cúmulo. Como ejemplos tenemos de izquierda a derecha a NCG 5866 y a NGC 3115.

2.2.-Una galaxia espiral barrada es una galaxia que posee en su núcleo una barra central de estrellas que abarca de un lado al otro de la galaxia. Las barras son relativamente comunes en las galaxias y afectan al movimiento de las estrellas, del gas interestelar, e incluso de los brazos espirales. Estimaciones actuales indican que hasta dos tercios de las galaxias espirales poseen una barra. Hubble clasificó a su vez a las galaxias espirales barradas en tres categorías teniendo en cuenta la apertura de los brazos espirales. Las de tipo SBa tienen los brazos fuertemente unidos y una gran protuberancia central, las galaxias de tipo SBb son intermedias entre las SBa y las SBc, las cuales tienen los brazos muy sueltos. Y finalmente, las SBd tienen los brazos aún más separados que los anteriores tipos, con un núcleo casi inexistente. Un quinto tipo, SBm, se creó posteriormente para describir una galaxia espiral irregular, como las Nubes de Magallanes, que inicialmente fueron clasificadas como galaxias irregulares pero donde a la postre, se encontraron estructuras de espirales barradas. Las teorías actuales estiman que las barras son fenómenos temporales en este tipo de galaxias. La estructura de la barra degenerará con el tiempo pasando la galaxia a tener una forma de espiral barrada a una forma de espiral regular. Lo que sí se conoce con certeza, gracias a los datos aportados por diversos instrumentos ópticos en diferentes longitudes de onda, es que las barras son zonas que impulsan la formación estelar en el interior de las galaxias que las albergan, canalizando el gas interestelar desde los brazos espirales hasta el interior de la estructura generando con ello un pseudobulbo. Nuestra galaxia, la Vía Láctea, es una espiral barrada con un agujero negro en su núcleo. En los ejemplos tenemos a NGC1300 a la izquierda y a NGC 5643 a la derecha.

3.-Galaxias irregulares.

Son todas aquellas galaxias que no encajan en las categorías anteriores. Hay dos tipos de galaxias irregulares. Una galaxia Irr-I es una galaxia irregular que muestra alguna estructura pero no la suficiente como para encuadrarla claramente en la clasificación de las secuencia de Hubble. Una galaxia Irr-II es una galaxia irregular que no muestra ninguna estructura que pueda encuadrarla en la secuencia de Hubble.

Las galaxias enanas irregulares suelen etiquetarse como dI. Algunas galaxias irregulares son pequeñas galaxias espirales distorsionadas por la gravedad de un vecino mucho mayor.

Apenas un 5% de las galaxias brillantes reciben el nombre de galaxia irregular.

En los ejemplos tenemos a NGC 1427 y a la Pequeña Nube de Magallanes.

4.- Galaxias enanas.

Una galaxia enana es una galaxia compuesta por varios miles de millones de estrellas. Esta cifra puede parecer enorme, pero en términos astronómicos es muy pequeña. Nuestra galaxia, por ejemplo, tiene entre 200 y 400 mil millones de estrellas. Estas galaxias son las más comunes del Universo y frecuentemente orbitan alrededor de galaxias mayores. Se han identificado 14 galaxias enanas orbitando a la Vía Láctea. En cuanto a su estructura, las podemos encontrar también elípticas, espirales o irregulares. Como ejemplos tenemos a NGC 1569 y a NGC 1705.

En resumen, podemos suponer el siguiente proceso evolutivo para las galaxias. Las protogalaxias son configuraciones caóticas de gas y polvo del medio intergaláctico que se contraen. A medida que avanza el tiempo, aparece una creciente actividad de estrellas y la galaxia se hace reconocible como de tipo irregular (Irr). Entonces se contrae hacia su plano medio, y surgen los brazos espirales, de forma abierta, en los que se concentra el polvo y donde tiene lugar preferentemente la formación de estrellas. La galaxia pasa a ser de tipo espiral (S), atravesando toda la secuencia correspondiente: Sc, Sb, Sa. Con el tiempo, todo el gas y el polvo se habrán utilizado en la formación de estrellas, los brazos espirales se han arrollado por completo alrededor del núcleo, y la galaxia se caracteriza por sus estrellas viejas y evolucionadas, con movimientos caóticos que no se limitan al plano galáctico. Se ha convertido entonces en una galaxia elíptica (S0). Este proceso se puede invertir gracias a la fusión de galaxias, que volverán a crear zonas de gran formación estelar.

Fuente: Observatorio

¿Cómo se forman las galaxias como nuestra Vía Láctea? Dado que nuestro Universo se mueve demasiado lentamente para verlo, para ayudar a averiguarlo han creado simulaciones por ordenador como ésta.

En el vídeo , el color verde representa (mayoritariamente) el gas hidrógeno. En la parte inferior derecha se muestra el tiempo en miles de millones de años dede el Big Bang. La omnipresente materia oscura está presente pero no se ve.

Cuando comienza la simulación , el gas ambiente cae y se acumula en las regiones de gravedad relativamente alta. A continuación se forman numerosas proto-galaxias que giran y empiezan a fusionarse . Después de unos cuatro mil millones de años, se materializa un centro bien definido que domina una región de unos 100.000 años luz de diámetro, todo ello empieza a parecer una galaxia de disco moderna. Después de unos pocos miles de millones de años más, esta galaxia temprana colisiona con otra mientras las corrientes de gas procedentes de otras fusiones llueven en esta extraña y fascinante danza cósmica. 

Cuando la simulación llega a la mitad de la edad actual del Universo, se desarrolla un único disco más grande. Cuando se llega a la época actual y el vídeo se acaba, las burbujas de gas (algunas representan pequeñas galaxias satélite ) caen dentro de este disco y son absorbidas por la galaxia en rotación.

Es posible que en nuestra Vía Láctea todavía no se hayan acabado las grandes fusiones. Evidencias recientes indican que, en los próximos miles de millones de años, nuestra gran galaxia de disco colisionará y se fusionará con la ligeramente mayor galaxia de disco de Andrómeda .