Agrupación galáctica para niños
Una agrupación galáctica es un conjunto de galaxias que se mantienen unidas por la fuerza de la gravedad. Imagina que las galaxias son como islas de estrellas en el espacio; estas agrupaciones son como archipiélagos de esas islas. Son las estructuras más grandes del universo que conocemos que están unidas por la gravedad.
Existen diferentes tipos de agrupaciones, que se clasifican según su tamaño y el número de galaxias que contienen:
- Grupos: Son los más pequeños, con unas pocas decenas de galaxias.
- Cúmulos: Son más grandes, con cientos o incluso miles de galaxias.
- Supercúmulos: Son las estructuras más grandes, formadas por muchos cúmulos y grupos de galaxias.
En el universo, la materia no está distribuida de manera uniforme. Se organiza en enormes estructuras llamadas filamentos o muros, que son como redes cósmicas. Entre estas redes, hay grandes espacios vacíos llamados "vacíos", donde casi no hay materia. Estas estructuras gigantes son las más recientes en formarse en la historia del universo. Se mantienen unidas por la gravedad, especialmente por la materia oscura, una sustancia que no podemos ver pero que tiene mucha gravedad.
Una característica importante de los cúmulos es el gas intracúmulo (ICM). Este gas es muy caliente y se encuentra entre las galaxias. Su temperatura puede ser de millones de grados Celsius.
Es importante no confundir las agrupaciones de galaxias con los cúmulos estelares. Los cúmulos estelares, como los cúmulos abiertos o los cúmulos globulares, son grupos de estrellas que se encuentran dentro de una sola galaxia o que orbitan alrededor de ella. Las agrupaciones galácticas, en cambio, son colecciones de galaxias enteras.
Algunos cúmulos de galaxias famosos en nuestro universo cercano son el cúmulo de Virgo, el cúmulo de Fornax, el cúmulo de Hércules y el cúmulo de Coma. También existe una gran agrupación de galaxias llamada el Gran Atractor, que es tan masiva que influye en el movimiento de las galaxias a su alrededor.
Contenido
Grupos de Galaxias
Los grupos de galaxias son las agrupaciones más pequeñas de galaxias. Tienen algunas características especiales:
- Contienen menos de 50 galaxias.
- Su tamaño es de aproximadamente 2 megapársecs (Mpc), que es una distancia enorme.
- Su masa es alrededor de 1013 masas solares (diez billones de veces la masa de nuestro Sol).
- Las galaxias dentro de un grupo se mueven a velocidades de unos 150 kilómetros por segundo.
Nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, forma parte de un grupo llamado el Grupo Local. Este grupo tiene más de 40 galaxias.
Cúmulos de Galaxias
¿Qué son los cúmulos de galaxias?
Los cúmulos de galaxias son agrupaciones mucho más grandes que los grupos. Aunque no hay una separación estricta entre un grupo y un cúmulo, los cúmulos suelen tener estas propiedades:
- Contienen entre 50 y 1000 galaxias.
- También contienen gases muy calientes que emiten rayos X y grandes cantidades de materia oscura.
- La masa total de un cúmulo puede ser de 1014 a 1015 masas solares.
- Su diámetro suele estar entre 2 y 10 Mpc.
- Las galaxias individuales dentro de un cúmulo se mueven a velocidades muy altas, entre 800 y 1000 kilómetros por segundo.
- La distancia promedio entre cúmulos es de unos 10 Mpc.
Cuando los astrónomos observan los cúmulos, ven que las galaxias se atraen entre sí por la gravedad. Sin embargo, las velocidades a las que se mueven son tan altas que la gravedad de las galaxias visibles no sería suficiente para mantenerlas unidas. Esto nos dice que debe haber algo más: la materia oscura.
Composición de los cúmulos
Los cúmulos de galaxias están compuestos principalmente por tres cosas:
- Galaxias: Solo representan alrededor del 5% de la masa total del cúmulo.
- Gas caliente intracúmulo: Este gas, que emite rayos X, constituye aproximadamente el 10% de la masa. Es muy caliente (alrededor de 100 millones de grados Kelvin).
- Materia oscura: Es el componente más abundante, ¡formando cerca del 85% de la masa total! Su naturaleza aún es un misterio, pero su gravedad es crucial para mantener unidos a los cúmulos.
En los cúmulos, es común encontrar galaxias elípticas y galaxias lenticulares. Las galaxias espirales son menos comunes. Se cree que las interacciones entre galaxias y el roce con el gas intracúmulo pueden hacer que las galaxias espirales pierdan su gas y se transformen en galaxias lenticulares.
¿Cómo se mueven las galaxias en un cúmulo?
La forma en que se mueven las galaxias dentro de un cúmulo es muy interesante. Podemos pensar en un cúmulo como un "gas de galaxias". A diferencia de un gas normal que tiende a expandirse, las galaxias en un cúmulo se atraen fuertemente entre sí. Esto crea un equilibrio delicado: las galaxias tienden a expandirse por su movimiento, pero la gravedad del cúmulo las mantiene confinadas.
Cuanto más masivo es un cúmulo, más rápido se mueven las galaxias en su interior. Es como si el campo de gravedad del cúmulo fuera una pared invisible que mantiene a las galaxias en un espacio determinado.
¿Cómo cambian los cúmulos con el tiempo?
Los cúmulos de galaxias pueden evolucionar de dos maneras principales:
- Crecimiento y compactación: Algunos cúmulos atraen más galaxias y grupos pequeños, volviéndose más densos y con forma esférica. En el centro de estos cúmulos, una o más galaxias elípticas gigantes pueden "devorar" a otras galaxias más pequeñas, fusionándose con ellas. Al final, pueden formar lo que se llama un "cúmulo de galaxias fósil", que tiene una única galaxia elíptica gigante en su centro y pocas galaxias brillantes alrededor.
- Fragmentación y dilución: Otros cúmulos, con una gravedad menos fuerte, pueden empezar a perder galaxias. Si una galaxia se mueve lo suficientemente rápido, puede escapar de la atracción del cúmulo. A medida que el cúmulo pierde masa, su gravedad se debilita, lo que acelera la pérdida de más galaxias. Esto puede llevar a que el cúmulo se fragmente y se disuelva por completo, especialmente si hay cúmulos más grandes cerca que lo "engullen".
¿Cómo se clasifican los cúmulos?
La clasificación de Bautz-Morgan es un sistema de clasificación de cúmulos de galaxias según la presencia o no en su centro de una galaxia mucho más brillante que las demás.
Hay tres clases en esta clasificación, con gradaciones intermedias: I, para definir un cúmulo de galaxias dominado por una galaxia mucho más brillante que las demás (por ejemplo, el cúmulo de Fornax), II un caso intermedio entre ésta y la siguiente (por ejemplo, el cúmulo de Coma), y finalmente III para cúmulos sin una galaxia significativamente más brillante que las demás (por ejemplo, el cúmulo de Virgo.)
Otras propiedades observables a menudo en los cúmulos de cada clase son:
- I. Muy ricos en galaxias elípticas y galaxias lenticulares, esto es galaxias de tipo temprano. Simetría esférica, con una fuerte concentración de masa en su centro y cierta segregación de masa.
- II. Pobres en galaxias espirales (es decir, en galaxias de tipo tardío). Simetría intermedia, con una concentración de masa moderada en su centro y también cierta segregación de masa.
- III. Ricos en galaxias espirales. Sin ninguna simetría —forma irregular— y con apenas concentración de masa en su centro. No existe segregación de masa.
Supercúmulos de Galaxias
Los supercúmulos son las estructuras más grandes de galaxias. Están formados por muchos grupos y cúmulos de galaxias, además de algunas galaxias aisladas. Dentro de un supercúmulo, los grupos y cúmulos se mueven bajo la influencia de un campo gravitatorio gigantesco.
Antes se pensaba que nuestro Grupo Local era parte del supercúmulo de Virgo. Sin embargo, ahora sabemos que formamos parte de un supercúmulo aún más grande llamado Laniakea, y que el supercúmulo de Virgo está en la periferia de Laniakea.
Otro ejemplo de supercúmulo es el cúmulo de Phoenix.
Estructuras a Gran Escala del Universo
A las escalas más grandes que podemos observar en el universo, la materia se organiza en filamentos y grandes "muros" o "paredes". Estas estructuras gigantes rodean enormes regiones vacías, como si fueran burbujas huecas. Los supercúmulos se encuentran en los "nodos" o puntos de unión de esta red cósmica. La forma general del universo a gran escala se parece a la de una esponja.
Galería de imágenes
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Grupo de Galaxias HCG 87 (Hickson Compact Group), vista desde el Observatorio Gemini en Cerro Pachón, Chile.
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Imagen compuesta de cinco galaxias agrupadas 600 millones de años después del nacimiento del universo
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Cúmulo de galaxias Abell 2744 – galaxias extremadamente lejanas que han sido reveladas a través de lente gravitacional (16 de octubre de 2014).
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Cúmulo de galaxia RXC J0232.2-4420.
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Cúmulo de galaxia RXC J0032.1+1808, que es parte del programa RELICS.
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Cúmulo de galaxia PSZ2 G138.61-10.84, el cual es enorme y se encuentra a 6 billones de años luz de distancia.
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Los telescopios HAWK-I y Hubble exploran el cúmulo RCS2 J232, que tiene una masa de dos cuatrillones de soles.
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El Abell 2537 resulta ser útil para demostrar la existencia de fenómenos cósmicos como la materia y energía oscura.
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El Abell 1300 actúa como una lente, al doblar el mismísimo tejido de espacio alrededor de este.
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Cúmulo de galaxias WHL J24.3324-8.477.
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Al enfocar a un cúmulo de galaxias se ha enfocado de forma gravitatoria a una galaxia en segundo plano la cual es intervenida por el cúmulo.
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Cúmulo de galaxia - imagen de “smiley” (SDSS J1038+4849) y lente gravitatoria (un anillo de Einstein). Capturada por el telescopio espacial Hubble (HST por sus siglas en inglés).
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Imagen del cúmulo de galaxias SpARCS1049 que capturó el Spiter y el telescopio espacial Hubble.
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Cúmulo de galaxias MOO J1142+1527 el cual fue descubierto gracias a la búsqueda MaDCoWS.
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Cúmulo de galaxias Abell 2744 (HST).
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Cúmulo MACS J0454.1-0300, el cual actúa como una lente amplificadora del universo distante.
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La turbulencia puede evitar que los cúmulos de galaxia se enfríen. Esto se demuestra en los cúmulos de Perseus y de Virgo (Observatorio de rayos X Chandra).
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Imagen del cúmulo MACS0416.1-2403 capturada por el HST.
Véase también
- Catálogo Abell
- Gas intracúmulo
- Cosmología
- Objeto astronómico
