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¿Qué se saca de nuestra galaxia?

¿Qué se saca de nuestra galaxia?

En una noche despejada, es posible mirar hacia el cielo nocturno y ver una banda de luz nebulosa que se extiende de un horizonte a otro. Lo que está viendo es el disco central de la Vía Láctea, una formación masiva compuesta de polvo, gas y miles de millones de estrellas.

Con base en observaciones modernas, los astrónomos estiman que la Vía Láctea mide 150,000 a 200.000 años luz de diámetro y contiene entre 100 y 400 mil millones estrellas. Estas estrellas, así como las nubes nebulares de polvo y gas, están estrechamente unidas alrededor del centro de la Vía Láctea.

En el siglo pasado, los astrónomos también se dieron cuenta de que nuestra galaxia es simplemente una de muchas en el Universo observable (las estimaciones actuales dicen que podría haber tantas como 1 o 2 billones). Sin embargo, los astrónomos también han aprendido mucho sobre lo que hay entre las galaxias durante ese tiempo.

En su mayor parte, el espacio intergaláctico está tan cerca como se puede llegar a un vacío total. Si bien no están completamente vacías, estas regiones generalmente están llenas de solo trazas de polvo y escombros que se estiran como filamentos de una galaxia a otra.

Sin embargo, los astrónomos también se han dado cuenta de que en el espacio que se encuentra entre las galaxias, también hay muchos objetos que son expulsados ​​de las galaxias con bastante regularidad.

Estos incluyen planetas rebeldes, estrellas rebeldes y quizás incluso algunas cosas supermasivas (más sobre eso a continuación). La existencia de estos objetos extragalácticos ha llevado a algunas realizaciones bastante interesantes sobre nuestro Universo.

Un poco de historia cósmica ...

Según las teorías cosmológicas más ampliamente aceptadas, el Universo comenzó con el Big Bang aproximadamente 13,8 mil millones hace años que. Aproximadamente 100.000 años después, las primeras estrellas se formaron a partir de hidrógeno primordial y gas helio.

Con el tiempo, estas estrellas comenzaron a agruparse en grandes cúmulos estelares esféricos (también conocidos como cúmulos globulares). Estos luego gravitaron entre sí para formar las primeras galaxias, que comenzaron a aparecer alrededor de Mil millones años después del Big Bang (ca. 13 mil millones hace años que).

En este punto, se había formado la estructura a gran escala del Universo, que incluía cúmulos de galaxias, supercúmulos y los grandes filamentos que los conectaban. Después de que nacieran y murieran varias generaciones de estrellas, también comenzaron a acumularse elementos más pesados.

Las primeras estrellas se formaron a partir de hidrógeno y helio, pero una vez que se convirtieron en supernovas, los metales que se formaron en su interior fueron lanzados al espacio. Aproximadamente seis o siete mil millones de años después del Big Bang, había suficientes de estos elementos en el medio interestelar que comenzaron a formarse sistemas planetarios.

Mientras tanto, nacieron nuevas estrellas, los sistemas planetarios continuaron formándose y las fusiones galácticas continuaron teniendo lugar. Dada su importancia para la evolución cósmica, quizás también se necesite un poco de antecedentes sobre esto ...

Fusiones galácticas

Durante generaciones, los astrónomos han entendido que a lo largo de la historia cósmica, las galaxias han evolucionado a través del proceso de fusión. Esto gradualmente hizo que las galaxias enanas se unieran para formar galaxias elípticas, que gradualmente crecieron hasta convertirse en galaxias espirales (como la nuestra).

Siempre que esto ocurriera, el resultado habría sido bastante cataclísmico. Comenzaría en las regiones exteriores de las galaxias fusionadas, donde sus brazos entrarían en contacto y se intercambiarían estrellas y nubes de polvo y gas.

Gradualmente, las galaxias se empujarían entre sí y entrarían en contacto concentraciones más densas de estrellas. Esto resultaría en la destrucción de muchos sistemas estelares a causa de las interrupciones de las mareas, y tal vez incluso en colisiones entre estrellas.

Algún día, los astrónomos predicen que la Vía Láctea chocará con su vecina más cercana, la Galaxia de Andrómeda (también conocida como Messier 31). Esta galaxia espiral masiva se encuentra a unos 2,5 millones de años luz de distancia y es comparable en tamaño al nuestro.

Curiosamente, esta galaxia se acerca a la Vía Láctea a una velocidad de aproximadamente 482,800 km / h (300,000 mph). Basado en las últimas observaciones proporcionadas por la ESA Observatorio Gaia, a partir de la cual los astrónomos han podido anticipar los movimientos futuros de nuestras dos galaxias, se estima que esta fusión tendrá lugar alrededor de 4.5 mil millones años a partir de ahora.

Para el registro, eso es Mil millones años más de lo que se pensaba. Qué alivio, ¿eh? Y aunque es probable que la civilización tal como la conocemos esté muerta hace mucho tiempo en este punto, cualquier civilización que se encuentre en este punto podría necesitar ser creativa para garantizar su supervivencia.

Por otra parte, es posible que ni siquiera se den cuenta. Básicamente, el proceso llevará cientos de millones (o incluso miles de millones) de años para concluir. Y según los astrónomos, el proceso probablemente involucrará cinco fases.

Durante FaseUno, la Vía Láctea y Andrómeda continuarán acercándose y Andrómeda se hará cada vez más grande y brillante en el cielo nocturno. En Fase dos, estarán lo suficientemente cerca como para que las nubes moleculares gigantes en sus confines se compriman y den a luz a nuevas estrellas azules brillantes, creando nuevas constelaciones.

Fase tresImplicará el disco de polvo y las estrellas que caracterizan a nuestra galaxia Andrómeda comenzará a desmoronarse. A medida que Andrómeda pasa junto a nuestra galaxia, el cielo se convertirá en un revoltijo de polvo, gas y estrellas jóvenes brillantes. En esta fase, muchas de las estrellas masivas recién formadas se convertirán en supernovas, iluminando el cielo nocturno.

En Fase cuatro, 100 millones años después de que Andrómeda haga su primer paso, retrocederá y las dos galaxias se fusionarán nuevamente. Esto hará que las nubes moleculares se compriman nuevamente, desencadenando otra ronda de formación de estrellas y supernovas. Los vientos creados por esto soplarán gran parte del gas y el polvo restantes.

En Fase cinco, las dos galaxias finalmente se habrán fusionado y formarán una sola galaxia elíptica (a menudo denominada "Milkomeda"). Cualquier evidencia de que la Vía Láctea y Andrómeda alguna vez existieron como galaxias separadas desaparecerá.

La distribución de estrellas en Andrómeda y la Vía Láctea significa que la posibilidad de cualquier colisión directa entre sistemas estelares será insignificante. Sin embargo, el proceso de fusión seguirá causando una gran agitación debido a las grandes fuerzas gravitacionales involucradas.

Básicamente, siempre que los cúmulos de estrellas o las galaxias se fusionen, la influencia gravitacional generará tremendas fuerzas de marea. También resultará en la creación de ondas gravitacionales masivas (GW) que se ondulan a través del cosmos y sacuden el espacio-tiempo.

Es más, cuando se fusionan galaxias particularmente masivas (que será el caso cuando Andrómeda y la Vía Láctea se unan) se intercambia mucho más que gas, polvo y estrellas. Como saben los astrónomos desde la década de 1970, la mayoría de las galaxias masivas tienen agujeros negros supermasivos (SMBH) en sus centros.

Entonces, cuando las galaxias masivas se fusionan, también lo hacen los agujeros negros en sus núcleos. Aquí también, los dos cuerpos masivos se pasarán, orbitarán entre sí durante un período de tiempo y, finalmente, se unirán para formar un solo SMBH.

Al igual que las galaxias mismas, cuando estén terminadas, no quedará ninguna evidencia de que alguna vez estuvieron separadas.

Entonces, ¿cómo "se vuelven rebeldes" las cosas?

En el caso de los planetas, el proceso es relativamente sencillo. Poco después de que las estrellas nazcan y hayan formado un sistema de planetas, pueden producirse sacudidas como resultado de todas las interacciones gravitacionales. Estas sacudidas pueden incluso llevar a que uno o más planetas sean expulsados ​​de un sistema estelar.

Investigaciones recientes muestran que esto puede haber sucedido en el Sistema Solar aproximadamente 4.5 mil millones hace años, causando que algunos de nuestros planetas se vuelvan rebeldes. Estos planetas se habrían convertido en parte de una población de miles de millones que orbitan directamente la Vía Láctea y no están vinculados a ninguna estrella en particular.

Pero en algunos casos, los planetas podrían ser lanzados desde un sistema estelar con suficiente fuerza como para volverse extragalácticos. La evidencia de tales planetas fue revelada por primera vez en 2018 por astrofísicos que observaron indirectamente una población de aproximadamente 2000 planetas entre la Vía Láctea y una galaxia. 3.8 mil millones de años luz lejos.

En cuanto a las estrellas, el proceso a través del cual se vuelven rebeldes es un poco más dramático. En algunos casos, las fuerzas de marea causadas por la fusión de dos galaxias (y las SMBH en sus núcleos) serán suficientes para dominar la atracción gravitacional que mantiene a los sistemas estelares unidos a su galaxia.

Como resultado, estas estrellas saldrán de las galaxias fusionadas y se encontrarán en el espacio intergaláctico. El astrónomo Jack Hills fue el primero en teorizar que tales "estrellas rebeldes" podrían existir en 1988.

Desde entonces, los astrónomos han realizado numerosos descubrimientos que indican que las estrellas rebeldes son en realidad bastante comunes. En algunos casos, se encontró que viajaban a velocidades de un décimo a un tercio de la velocidad de la luz (0,1 hasta 0,33 C).

Como referencia, la luz viaja a una velocidad constante de 299,792,458 m / s (1.079 millones de km / h; 670,6 millones de mph). Haciendo los cálculos, eso significa que estas estrellas se movían a velocidades de aproximadamente 100 millones de km / h (67 millones de mph) a 360 millones de km / h (223 millones de mph).

Estas estrellas de movimiento increíblemente rápido recibieron la designación de estrellas de hipervelocidad (HVS), la primera de las cuales fue observada en 2005 por astrónomos del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica (CfA).

Si bien las fusiones galácticas son una razón convincente por la que las estrellas se volverían rebeldes y alcanzarían velocidades de hipervelocidad, existen otros posibles mecanismos para lanzar objetos celestes desde sus respectivas galaxias.

Por ejemplo, los astrónomos han notado que Sagitario A * (el SMBH en el centro de nuestra galaxia) tiene estrellas que la orbitan regularmente (como S2). Debido a las intensas fuerzas gravitacionales involucradas, S2 tiene una órbita muy excéntrica y acelera considerablemente cuando está más cerca del horizonte de eventos de Sag A *.

Con base en los cálculos realizados por Jack Hills y estudios más recientes, los astrónomos han descubierto que si un sistema binario fuera atraído por la gravedad de un SMBH, un compañero podría ser capturado y el otro expulsado de la galaxia.

De hecho, fueron los cálculos originales realizados por Jack Hills los que sugirieron que los agujeros negros que son 4 millones veces la masa de nuestro Sol sería capaz de generar la fuerza necesaria para hacerlo. Por cierto, se estima que Sag A * está entre aproximadamente 4 y 4.5 mil millones Masas solares.

Observaciones más recientes han descubierto que los agujeros negros de masa media (MMBH), que tienen aproximadamente una docena de veces la masa de nuestro Sol, también podrían funcionar. En estos casos, las estrellas podrían haber sido expulsadas como resultado de que una estrella de un par binario se convirtiera en supernova y empujara a la otra estrella fuera de la galaxia.

Pero aquí es donde las cosas se ponen realmente interesantes. Según algunas observaciones y estudios teóricos, también se están lanzando cosas verdaderamente interesantes desde nuestra galaxia (y otras).

¡Planetas, estrellas y agujeros negros!

En resumen, los planetas son expulsados ​​de las galaxias con relativa frecuencia y las estrellas de hipervelocidad también son comunes. Pero, ¿qué pasa con los sistemas completos, donde las estrellas y los planetas que los orbitan son expulsados ​​de las galaxias?

Según investigadores del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica (CfA) y el Instituto de Teoría y Computación (ITC), es muy posible que las estrellas expulsadas de nuestra galaxia puedan llevar sus sistemas planetarios a lo largo del viaje.

Esto significa que sistemas estelares completos podrían viajar de una galaxia a otra a una parte de la velocidad de la luz. Aún más intrigante es la posibilidad de que algunos de estos planetas puedan estar habitados y que las estrellas que orbitan eventualmente lleguen a otra galaxia.

En este sentido, las estrellas de hipervelocidad podrían ser una de las formas en que la vida se distribuye por todo el Universo. Además, los mismos investigadores indicaron que podría haber billones de estas estrellas en el Universo, esperando ser estudiadas.

Como indicó el profesor Abraham Loeb, uno de los autores de la investigación:

“Los planetas estrechamente ligados pueden unirse a las estrellas en el viaje. Las estrellas más rápidas atraviesan miles de millones de años luz a través del universo, ofreciendo un emocionante viaje cósmico para civilizaciones extraterrestres. En el pasado, los astrónomos consideraron la posibilidad de transferir vida entre planetas dentro del sistema solar y tal vez a través de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Pero esta población de estrellas recién predicha puede transportar vida entre galaxias en todo el universo ”.

Suena bastante extraño, ¿eh? Bueno, ¡se vuelve aún más extraño que eso! La siguiente posibilidad es tan profunda que merece su propia línea:

¡Agujeros negros supermasivos!

Has leído bien. Según una investigación reciente, las interacciones de las mareas causadas por la colisión de galaxias pueden ser tan intensas que incluso los Agujeros Negros Supermasivos (SMBH) podrían verse expulsados ​​de las galaxias y volverse rebeldes, por lo que serían Agujeros Negros Supermasivos (rSMBH).

En 2018, los astrónomos del Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO) detectaron lo que creían que era un rSMBH que se alejaba de su galaxia. Usando datos del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y otros telescopios, el equipo lo vio en el espacio intergaláctico aproximadamente 3.9 mil millones de años luz de la tierra.

Dada la masa del objeto (160 millones veces la masa de nuestro Sol), así como su brillante firma de rayos X, el equipo determinó que debe ser un SMBH o un SMBH doble. También teorizaron que es probable que haya sido parte de una galaxia elíptica en algún momento.

Dado que este objeto era más de 80 veces más masivo que Sag A *, la galaxia que lo contenía tendría que haber sido muy masiva. Además, ¡la fuerza gravitacional responsable de expulsarlo debe haber sido realmente enorme!

Todo esto agrega peso a la teoría de que el objeto fue expulsado como resultado de la fusión de dos galaxias particularmente masivas. Uno solo puede imaginar las fuerzas astronómicas (sin juego de palabras) involucradas. Y la idea de algo tan masivo y poderoso volando por el espacio ... ¡agradezcamos que no estamos en su camino!

Algún día...

¿Qué significa todo esto para la exploración espacial? Bueno, es posible que algún día podamos estudiar estrellas y planetas extragalácticos en detalle, de la misma manera que esperamos estudiar planetas extrasolares en detalle. ¿Quién sabe lo que podríamos encontrar?

Además, podríamos aprender algún día que la vida tal como la conocemos (o los ingredientes necesarios) provienen por completo de otra galaxia. De hecho, podríamos tener parientes lejanos que vivan en una galaxia a miles de millones de años luz de distancia que estén mirando las estrellas y se pregunten si hay vida inteligente más allá de su mundo.

En cuanto a las estrellas de hipervelocidad que están ahí afuera en este momento (y han habitado planetas orbitando sobre ellas), uno solo puede imaginar cómo debe ser para las criaturas inteligentes que miran el cielo nocturno. Suponiendo que mantuvieran registros detallados, se darían cuenta de que el cielo estaba cambiando durante largos períodos de tiempo.

En un hemisferio, las estrellas aparecerían rojizas ya que se alejarían cada vez más. En el otro, aparecerían azules (cambio de azul) ya que se estaban acercando. Eventualmente, las personas en un hemisferio tendrían una vista clara de la galaxia que dejaron, mientras que las personas en el otro se darían cuenta de que la galaxia en su cielo se estaba agrandando lentamente.

Y como explicó el profesor Loeb, si alguna rama de la humanidad todavía tiene alrededor de 4.500 millones de años, podrían terminar viajando en un planeta que orbita una estrella de hipervelocidad:

"En el pasado, los astrónomos consideraron la posibilidad de transferir vida entre planetas dentro del sistema solar y tal vez a través de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Pero esta población de estrellas recién predicha puede transportar vida entre galaxias en todo el universo. Nuestros descendientes podrían contemplar abordar un sistema planetario una vez que la Vía Láctea se fusionará con su galaxia hermana, Andrómeda, en unos pocos miles de millones de años ".

Si hay algo que nos ha enseñado el estudio del Universo, es impulsado por algunas fuerzas verdaderamente titánicas. Por lo tanto, no debería sorprender que, en ocasiones, los planetas, las estrellas e incluso los agujeros negros puedan ser lanzados como bolas de billar.

Y, sin embargo, ¡uno no puede evitar sentirse asombrado!

  • NASA - Messier 31 (La galaxia de Andrómeda)
  • ESA - Gaia ve estrellas volando entre galaxias
  • NASA - Hyperfast Star fue arrancado desde la Vía Láctea
  • NASA - ¿Por qué algunas fusiones galácticas conducen a la perdición?
  • CfA - Estrellas de hipervelocidad: exiliados rápidos de la Vía Láctea
  • NASA - Hubble revela fuegos artificiales estelares que acompañan a la colisión de galaxias
  • MNRAS - "La colisión entre la Vía Láctea y Andrómeda" de T.J. Cox y Avi Loeb
  • Universo de hoy: cuando nuestra galaxia se estrella contra Andrómeda, ¿qué le sucede a nuestro sol?


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