Información

¿Cómo llegaron a ser galaxias como la nuestra?

¿Cómo llegaron a ser galaxias como la nuestra?

En una noche clara, cuando las condiciones son las adecuadas y no hay mucha luz que oscurezca la vista, el cielo estrellado es una vista impresionante. Si vives en una zona rural o simplemente te estás tomando un descanso de la vida en la ciudad, podrás ver un cielo lleno de estrellas.

Incluso es posible que pueda ver una banda de luz que atraviesa el cielo, una que parece brumosa (o "lechosa") en la naturaleza. Lo crea o no, así es como nuestra galaxia obtuvo su nombre. Hace miles de años, los astrónomos que miraban hacia el cielo nocturno notaron esta misma banda y vieron el parecido con la bebida.

Con el tiempo, creció nuestra comprensión de la Vía Láctea. No solo nos dimos cuenta de que la Vía Láctea es en realidad una colección masiva de estrellas unidas por la gravedad, sino que aprendimos que es simplemente una de los miles de millones (o incluso billones) del Universo.

Finalmente, los astrónomos y cosmólogos llegaron a comprender que el Universo es asombrosamente vasto, tanto en términos de tiempo como de espacio. Y aunque todavía no sabemos qué tan lejos se extiende el Universo (o si es infinito), tenemos una idea bastante clara de cuánto tiempo ha existido (aproximadamente 13,8 mil millones de años).

Por esta razón, los astrónomos han dedicado una gran cantidad de tiempo y energía a mirar lo más lejos posible, a través del espacio y el tiempo, para ver las primeras galaxias. Al hacer esto, esperan aprender cómo se formaron y evolucionaron galaxias como la nuestra a lo largo de miles de millones de años.

¿Qué son las galaxias?

En pocas palabras, las galaxias consisten en agrupaciones masivas de estrellas, gas y polvo unidos gravitacionalmente. Sin embargo, todo eso es simplemente la parte de las galaxias que podemos detectar, porque emite, absorbe o irradia luz.

Más allá de eso, los astrónomos han teorizado durante décadas que las galaxias también incluyen mucha materia oscura, que se llama así porque es invisible en lo que respecta a la detección convencional.

El estudio de las galaxias ha llevado a los astrónomos a agruparlas en función de su estructura general. Si bien algunas galaxias se ajustan a una forma básica, con un "bulto" central y "brazos" que se extienden desde el centro en remolinos, los astrónomos han notado diferentes tipos de variaciones.

A partir de esto, los astrónomos han llegado a clasificar las galaxias en función de tres categorías principales. Este esquema de clasificación se conoce como la Secuencia de Hubble, que lleva el nombre del famoso astrónomo estadounidense Edwin Hubble.

El esquema de Hubble dividió a las galaxias regulares en tres clases amplias: galaxias elípticas, lenticulares y espirales, según su apariencia visual. Una cuarta clase contiene galaxias con apariencia irregular.

Primero, hay galaxias espirales como la Vía Láctea, que es rica en gas y polvo y todavía tiene estrellas formándose en sus brazos. Entonces hay galaxias elípticas, que tienen distribuciones de luz relativamente suaves y sin rasgos distintivos. Están relativamente desprovistos de gas y polvo, tienen una baja tasa de formación de estrellas y se llaman así porque tienen una estructura más circular.

También hay galaxias lenticulares. Estos consisten en una protuberancia central brillante rodeada por una estructura extendida en forma de disco. A diferencia de las galaxias espirales, los discos de las galaxias lenticulares no tienen una estructura espiral visible y no están formando estrellas activamente en gran número. Incluyen Messier 84 y la galaxia de la rueda de carro.

El sistema de clasificación de Hubble también incluye galaxias irregulares. Estas son galaxias que no encajan en la secuencia de Hubble porque no tienen una estructura regular. Los ejemplos incluyen las Nubes de Magallanes y M82.

Las galaxias también pueden clasificarse en función de sus tamaños, que van desde unos pocos cientos de millones de estrellas (en el caso de las galaxias enanas) hasta cien billones de estrellas (galaxias gigantes), cada una de las cuales orbita el centro de su galaxia.

Galaxias "ruidosas" y "silenciosas"

Fuera de este esquema, los astrónomos también diferencian entre las galaxias que tienen lo que se llama un núcleo galáctico activo (AGN) y las que no. Un AGN es una región compacta en el centro de una galaxia que tiene una luminosidad mucho más alta de lo normal. Gran parte de la producción de energía de los AGN no es estelar y muchos AGN son fuertes emisores de rayos X, radiación de radio y ultravioleta, así como de radiación óptica.

Una teoría es que la radiación no estelar de un AGN es el resultado de la acumulación de materia por un agujero negro supermasivo (SMBH) en el centro de su galaxia anfitriona. Esto hace que el polvo, el gas e incluso las estrellas circundantes caigan en un disco de acreción alrededor del borde exterior del agujero negro (también conocido como horizonte de eventos). Con el tiempo, esta materia se alimenta (se acumula) lentamente en la cara del agujero negro.

La poderosa gravedad del agujero negro hace que el material se acelere hasta el punto en que comienza a emitir una enorme cantidad de energía y radiación electromagnética. Esto aparece en las longitudes de onda de radio, microondas, infrarrojos, ópticos, ultravioleta, rayos X y rayos gamma.

Los SMBH también son conocidos por sus campos magnéticos giratorios, que interactúan con sus discos de acreción para crear potentes chorros magnéticos. El material de estos chorros puede alcanzar una fracción de la velocidad de la luz (también conocidas como velocidades relativistas), lo que los hace capaces de alcanzar cientos de miles de años luz de distancia.

Los AGN se pueden dividir en una de dos categorías según sus chorros: núcleos “radio silenciosos” y “radio ruidosos”. Los AGN radio-ruidosos son aquellos que tienen emisiones de radio producidas por su disco de acreción y chorros, mientras que los AGN silenciosos muestran emisiones insignificantes relacionadas con los chorros.

La vía Láctea

Como se señaló, la Vía Láctea es una galaxia espiral con un núcleo galáctico relativamente inactivo. Según las últimas estimaciones, se cree que la Vía Láctea mide entre 150.000 y 200.000 años luz de diámetro y 1.000 años luz de espesor.

También se estima que está poblado por entre 100 y 400 mil millones de estrellas y más de 100 mil millones de planetas. En su centro, que mide unos 10.000 años luz de diámetro, se encuentra la protuberancia central.

Esto constituye la región central de nuestra Vía Láctea y también está "barrada", lo que significa que contiene una estructura central en forma de barra compuesta por estrellas. El tamaño de esta barra es objeto de debate, con estimaciones que oscilan entre los 3.000 y los 16.000 años luz de diámetro.

El centro de la Vía Láctea contiene una fuente de radio intensa conocida como Sagittarius A * (pronunciado Sagittarius A-star). Se cree que es un SMBH que tiene más de 4 millones de veces la masa de nuestro Sol.

Desde el centro se extienden varios brazos espirales que contienen miles de millones de estrellas y gas y polvo interestelar. El número exacto y la configuración de estos brazos es objeto de cierto debate y cambia según la nueva información.

Observaciones recientes han revelado que puede haber cuatro brazos espirales principales: el brazo Scutum-Centaurus, el brazo Carina-Sagittarius, el brazo Norma y externo, y el brazo Far-3 kiloparsec y Perseus. Sin embargo, a veces se dice que solo hay dos brazos principales, el Scotum-Centaurus y Perseus, y el resto es menor.

Nuestro Sol se encuentra cerca de un brazo pequeño y parcial llamado Brazo de Orión o Espuela de Orión (o brazo de Orión-Cygnus).

La existencia de estos brazos se determinó observando partes de la Vía Láctea y otras galaxias, no como resultado de una observación directa.

Este es un hecho interesante sobre la observación de la galaxia: los astrónomos son capaces de determinar el tamaño, la estructura y la forma de las galaxias que están a millones (o miles de millones) de años luz de distancia con mayor confianza que las nuestras.

Si el cosmos pudiera compararse con una ciudad, y el Sistema Solar nuestro propio patio trasero, uno tendría la impresión de que nuestro propio vecindario sería más familiar para nosotros que los ubicados al otro lado de la ciudad. Sin embargo, hay algo bueno por esta razón y todo se reduce a nuestro punto de vista.

En pocas palabras, el Sistema Solar está ubicado en el disco de la Vía Láctea, lo que hace que sea bastante difícil tener una idea de sus verdaderas dimensiones. También es difícil ver qué hay al otro lado de la galaxia debido a la interferencia de la luz del bulto central.

También se ha teorizado recientemente que la Vía Láctea en realidad tiene una forma deformada. Si se ve de lado, los brazos en espiral se asemejarían a un disco doblado en forma de S.

Hasta la fecha, ninguna misión robótica ha podido ver la Vía Láctea desde un punto de vista externo. De ahí por qué cualquier imagen que ve de una galaxia en su conjunto no es la Vía Láctea o es una impresión de un artista.

¿Dónde está el sistema solar?

Nuestro Sol está ubicado en el Brazo de Orión de la Vía Láctea, una región del espacio que se encuentra entre dos brazos principales de nuestra galaxia. Está situado a unos 27.000 años luz del centro de la galaxia y orbita a su alrededor con el resto de estrellas del disco.

El Sol tarda unos 240 millones de años en completar una sola órbita en lo que se conoce como año galáctico (o año cósmico). Según este cálculo, el Sol ha completado poco más de 19 órbitas desde que se formó hace unos 4.600 millones de años.

Según sus espectros, nuestro Sol está clasificado como una enana amarilla de tipo G, lo que lo hace algo poco común en términos de la población estelar de nuestra galaxia. En total, aproximadamente el diez por ciento de las estrellas en la Vía Láctea son enanas amarillas, lo que equivale a alrededor de 20 a 40 mil millones de estrellas similares al Sol.

El estudio de las galaxias

El estudio de las galaxias se remonta a varios milenios, aunque los astrónomos no eran del todo conscientes de lo que estaban observando hasta la era moderna. Básicamente, no fue hasta el siglo XVII que se entendió la verdadera naturaleza de nuestra galaxia, y no fue hasta el siglo XIX que los científicos entendieron que nuestra galaxia es una de muchas.

El nombre "Vía Láctea", aplicado a la banda central de luz en el cielo nocturno, es en realidad muy antiguo. En la antigua Roma, los astrónomos lo llamaban "Vía láctea" (literalmente, "Vía Láctea" en latín) que era una traducción de la palabra griega para "círculo lechoso" ("galaxías kýklos ", γαλαξίας κύκλος).

Con el tiempo, los astrónomos comenzaron a especular que la Vía Láctea en realidad eran estrellas concentradas en una banda apretada. Por ejemplo, en el siglo XIII, el astrónomo persa Nasir al-Din al-Tusi proporcionó la siguiente descripción en su libro: Tadhkira:

“La Vía Láctea, es decir, la Galaxia, está formada por una gran cantidad de estrellas pequeñas, muy agrupadas, que, debido a su concentración y pequeñez, parecen ser parches nublados. Debido a esto, se comparó con el color de la leche ".

En 1610, Galileo Galilee lanzó su obra fundamental Sidereus Nuncius ("El mensajero estrellado" en latín), que contenía sus descripciones de la Luna, el Sol y Júpiter. También registró sus observaciones de estrellas "nebulosas" que estaban contenidas en el catálogo ptolemaico.

Las observaciones de Galileo mostraron que estos objetos eran en realidad innumerables estrellas que estaban tan distantes que parecían estar agrupadas y no podían observarse a simple vista. O como los describió Galileo, eran "cúmulos de innumerables estrellas agrupadas en cúmulos".

Al igual que la defensa de Galileo del modelo heliocéntrico del Universo (donde los planetas orbitan al Sol), esta revelación demostró además que las estrellas están en realidad mucho más lejos de la Tierra de lo que se pensaba anteriormente.

En 1775, el filósofo alemán Immanuel Kant dio un paso más al proponer que la Vía Láctea era una gran colección de estrellas unidas por gravedad mutua. También planteó la hipótesis de que la galaxia estaba diseñada como el Sistema Solar, con las estrellas girando alrededor de un centro común y aplastadas en un disco.

En 1785, el astrónomo William Herschel intentó trazar un mapa de la estructura de la Vía Láctea para revelar su verdadera forma. Desafortunadamente, sus esfuerzos se quedaron cortos debido a que el gas y el polvo oscurecen grandes porciones.

Otro desarrollo interesante durante este tiempo fue la publicación del Catálogo Messier (1771 a 1781). Este trabajo fue producido por el astrónomo holandés Charles Messier, quien comenzó a llevar registros de objetos "nebulosos" que originalmente confundió con cometas.

En ese momento, los telescopios aún no eran lo suficientemente sofisticados para resolver estos objetos, la mayoría de los cuales eran cúmulos estelares o galaxias distantes. Sin embargo, en el siglo XIX, astrónomos como William Henry Smyth (también almirante de la Royal Navy) pudieron resolver estrellas individuales en ellos.

En la década de 1920, el astrónomo estadounidense Edwin Hubble finalmente proporcionó evidencia de que las nebulosas espirales observadas en el cielo eran en realidad otras galaxias. Este descubrimiento también llevó a los astrónomos a concluir cuál es la verdadera forma de la Vía Láctea (es decir, una galaxia espiral barrada).

También fue Hubble quien demostró que la mayoría de las galaxias en realidad se están alejando de la nuestra. Esto llevó a la comprensión de que el Universo se encuentra en un estado de expansión. La velocidad a la que se está expandiendo se conoce como la constante de Hubble, en honor al descubrimiento de Hubble.

Este hallazgo alteraría drásticamente nuestra percepción del Universo y daría lugar a teorías como el Big Bang y la Energía Oscura. Con el comienzo de la Era Espacial, nuestro conocimiento del Universo y las galaxias ha aumentado considerablemente.

Los telescopios espaciales, por ejemplo, son capaces de observar objetos distantes sin interferencias atmosféricas. Los observatorios terrestres también han mejorado considerablemente como resultado de las mejoras en los instrumentos, métodos y el intercambio de datos.

Las primeras galaxias

Según los modelos cosmológicos más aceptados, las primeras estrellas se formaron cuando el Universo tenía solo 100 millones de años (hace unos 13.700 millones de años). Aproximadamente mil millones de años después del Big Bag, estas estrellas y otra materia bariónica comenzaron a condensarse con halos de materia oscura para formar las primeras galaxias.

Durante los siguientes miles de millones de años, las regiones más densas del Universo se atrajeron gravitacionalmente unas a otras. Esto se conoció como la Época de la Estructura cuando comenzó a formarse la estructura a gran escala del Universo.

Fue durante este período que se cree que se formaron cosas como cúmulos globulares, protuberancias galácticas, SMBH y otras estructuras cósmicas. Las estrellas, el polvo y el gas también cayeron en estructuras en forma de disco alrededor de las protuberancias centrales, y se agregó más material de nubes intergalácticas y galaxias enanas.

Muchos creen que la formación de SMBH ha jugado un papel clave en la regulación del crecimiento de las galaxias al limitar la cantidad de materia añadida. También influyeron en la velocidad de formación de estrellas, ya que las galaxias experimentaron un estallido de formación de estrellas antes de su aparición.

A medida que las primeras estrellas comenzaron a extinguirse, se teoriza que liberaron elementos más pesados ​​en el medio interestelar. Debido a esto, las generaciones posteriores de estrellas fueron cada vez más ricas en metales, lo que proporciona a los astrónomos una herramienta vital para producir estimaciones de edad.

Con el tiempo, se cree que este aumento de la abundancia de elementos pesados ​​en las galaxias permitió la formación de planetas y lunas, mientras que la materia sobrante se convirtió en asteroides y cometas que se formaron en cinturones alrededor de sus estrellas.

¿Cómo han evolucionado desde entonces?

Gracias a estudios realizados por telescopios espaciales como el Hubble y observatorios terrestres como el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), los astrónomos han podido ver cómo eran las galaxias hace miles de millones de años.

Esto, combinado con observaciones más recientes, les ha dado a los astrónomos una buena idea de cómo han cambiado las galaxias con el tiempo. Por ejemplo, las primeras galaxias parecían tener forma elíptica y más pequeñas. Con el tiempo, las fusiones galácticas hicieron que las galaxias crecieran y se volvieran más complejas.

Gradualmente, se cree que la caída del material ha provocado que su rotación se acelere. En el caso de la Vía Láctea, muchos astrónomos han llegado a pensar que las fusiones con galaxias enanas eran bastante comunes, y es un proceso que aún está en curso.

De hecho, la galaxia más cercana a la nuestra es la galaxia enana Canis Major, que se encuentra a una distancia de unos 25.000 años luz de nuestro Sistema Solar y a 42.000 años luz del centro de la Vía Láctea. Hasta hace poco, los astrónomos desconocían su existencia porque estaba oscurecido por el polvo cósmico.

Sin embargo, en 2003, un equipo internacional de astrónomos lo detectó como parte del estudio infrarrojo Two Micron All Sky Survey (2MASS). Algunos astrónomos creen que la galaxia enana está en proceso de ser separada por el campo gravitacional de la galaxia más masiva de la Vía Láctea. La interrupción de las mareas hace que un largo filamento de estrellas se arrastre detrás de él mientras orbita la Vía Láctea, formando una estructura compleja en forma de anillo a veces conocida como el Anillo de Monoceros, que envuelve nuestra galaxia tres veces.

Durante casi 9 mil millones de años después del Big Bang, se cree que la fuerza de atracción gravitacional mutua predominó y, como consecuencia, el cosmos se expandió muy lentamente. Como resultado, las fusiones galácticas pueden haber sido muy comunes durante los primeros miles de millones de años después del Big Bang.

Sin embargo, la expansión del cosmos eventualmente resultó en que las galaxias se espaciaran más; momento en el que se plantea la hipótesis de que la influencia de la Energía Oscura comenzó a sentirse.

Muchos piensan que esto fue lo que condujo a la Época de Aceleración Cósmica (hace unos 5 mil millones de años), donde el cosmos comenzó a expandirse a un ritmo acelerado. En este punto, las fusiones galácticas se volvieron mucho más raras, pero aún se sabe que el proceso ocurre ... ¡y nos sucederá a nosotros!

El futuro de nuestra galaxia y el cosmos

Como observó Hubble, la gran mayoría de las galaxias vecinas se están alejando de la nuestra. Sin embargo, hay dos que se están moviendo hacia nosotros: la vecina Andrómeda (también conocida como Messier 31) y la Galaxia Triangulum (Messier 33).

Según las estimaciones actuales, las galaxias Vía Láctea y Andrómeda se mueven una hacia la otra a una velocidad de unos 130 km / s. A este ritmo, chocarán entre sí en unos 4.500 millones de años.

Cuando esto sucede, podrían formar una galaxia elíptica o lenticular gigante (apodada "Milkomeda" o "Milkdromeda"). Las interrupciones de las mareas causadas por la fusión podrían provocar la expulsión de algunas estrellas y la fusión de SMBH.

Se desconoce cómo afectará esto al Sistema Solar. Sin embargo, se teoriza que nuestro Sol habrá agotado su combustible de hidrógeno para entonces y se convertirá en una gigante roja, lo que hará que se expanda y se trague la Tierra, y tal vez todo el Sistema Solar.

Se supone que este tipo de fusiones se volverán más raras a medida que el cosmos continúa expandiéndose y las galaxias se separan cada vez más. Eventualmente, las galaxias del Universo se volverán más oscuras y rojas a medida que las estrellas de vida más corta comiencen a extinguirse.

Estos incluyen todo, desde gigantes azules y supergigantes (tipo O y tipo B) hasta estrellas azul-blancas (tipo A y tipo F), enanas amarillas y naranjas (tipo G y tipo K). Eventualmente, solo quedarán las estrellas enanas rojas de tipo M, que tienen la vida útil natural más larga (hasta 10 billones de años).

Eventualmente, las galaxias se alejarán tanto que ninguna forma de vida inteligente en la Vía Láctea podría ver ninguna otra galaxia. Lo mismo es válido para los residentes de cualquier otra galaxia, que mirarán hacia el cielo nocturno y solo verán tenues estrellas rojas.

Con el tiempo, las propias galaxias morirán cuando las últimas estrellas decaigan y todo el Universo se oscurezca. Por suerte para nosotros, no se espera que eso suceda en billones de años. En ese momento, la humanidad se habrá extinguido o habrá evolucionado mucho más allá de cualquier cosa que pueda considerarse humana.

  • Cosmos - Formación de galaxias
  • Fecha estelar - Formación de galaxias
  • CSIRO - La formación de galaxias
  • Universidad de Oregon - Formación de galaxias
  • Naturaleza - Formación de galaxias: Amanecer cósmico
  • Wikipedia - Formación y evolución de galaxias
  • Explorador de visualización de la NASA - Formación de galaxias
  • Universidad de Toronto / Instituto Dunlap - Formación de galaxias


Ver el vídeo: EDC - 01MIE - Introducción al Pentateuco - David Rojas (Enero 2022).