Galaxia para niños
Una galaxia es un grupo enorme de estrellas, nubes de gas, planetas, polvo cósmico, materia oscura y energía. Todo esto se mantiene unido por la fuerza de la gravedad, formando una estructura más o menos definida. La palabra "galaxia" viene del griego y significa "lácteo". Los antiguos griegos creían que la Vía Láctea se formó de gotas de leche derramadas por la diosa Hera mientras alimentaba al pequeño Hércules.
La cantidad de estrellas en una galaxia es gigantesca. Las galaxias enanas pueden tener 10 millones de estrellas, mientras que las galaxias gigantes pueden tener hasta 100 billones de estrellas. En promedio, se estima que una galaxia tiene unos 100 mil millones de estrellas. Dentro de una galaxia, hay estructuras más pequeñas como las nebulosas, los cúmulos estelares y los sistemas estelares múltiples.
Contenido
¿Cuántas galaxias hay y cómo se ven?
Las galaxias se han clasificado por su forma. Las galaxias elípticas tienen una forma ovalada. Las galaxias espirales tienen un centro y brazos curvos que giran, llenos de polvo. Las galaxias que no tienen una forma definida se llaman galaxias irregulares. Estas suelen ser el resultado de la atracción gravitacional de galaxias cercanas. Cuando las galaxias interactúan, pueden chocar y unirse, lo que a veces provoca un intenso nacimiento de estrellas.
Según estudios de 2016, se calcula que hay alrededor de 200 mil millones de galaxias en el universo que podemos observar. ¡Esto es diez veces más de lo que se pensaba antes! La mayoría de las galaxias miden entre cien y cien mil parsecs de diámetro. Suelen estar separadas por distancias de un millón de parsecs. El espacio entre galaxias tiene un gas muy tenue, con muy pocos átomos por metro cúbico.
Muchas galaxias se agrupan en estructuras llamadas cúmulos. Estos cúmulos, a su vez, pueden formar grupos aún más grandes llamados supercúmulos. Estas grandes estructuras se organizan en forma de láminas o filamentos, rodeados de enormes zonas vacías en el universo.
Se cree que la materia oscura forma el 90% de la masa de la mayoría de las galaxias. Sin embargo, no se sabe exactamente qué es la materia oscura. Se propuso en 1933 por el astrónomo suizo Fritz Zwicky. Él notó que la forma en que las galaxias giran sugería que había mucha más materia de la que podíamos ver. El Telescopio Espacial Hubble observó una pequeña parte del espacio durante 12 días y encontró 10 000 galaxias de todos los tamaños, formas y colores.
A veces, las galaxias se acercan demasiado y chocan. Nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, chocará algún día con Andrómeda, su vecina más cercana. Esta colisión ocurrirá dentro de unos cinco mil millones de años. Formarán una nueva galaxia que probablemente se llamará Lactómeda. Las galaxias son tan grandes y sus estrellas están tan separadas que, aunque choquen, los planetas y sistemas solares rara vez colisionan entre sí.
¿Cómo descubrimos las galaxias?
En 1610, Galileo Galilei usó un telescopio para observar la Vía Láctea. Descubrió que estaba hecha de muchísimas estrellas pequeñas. En 1755, Immanuel Kant pensó que la Vía Láctea era un sistema de miles de sistemas solares como el nuestro. Creía que estaban agrupados en una estructura plana y elíptica, girando alrededor de un centro. También supuso que nuestro Sol estaba en el mismo plano y era parte de ella. Kant incluso imaginó que debía haber otras "Vías Lácteas" muy lejos, que se verían como nubes tenues de luz.
A finales del siglo XVIII, las galaxias aún no se habían descubierto como las conocemos hoy. Charles Messier hizo un catálogo de 103 objetos celestes, a los que llamó "nebulosas y cúmulos de estrellas". Más tarde, William Herschel creó un catálogo con unos 2500 "objetos del espacio profundo". En 1845, Lord Rosse construyó un nuevo telescopio. Con él, pudo distinguir entre las "nebulosas" elípticas y las circulares. Este telescopio le permitió ver puntos individuales de luz en algunas de estas "nebulosas", lo que apoyaba las ideas de Kant.
En 1917, Heber D. Curtis observó una estrella nueva (nova) en la "nebulosa" M31 de Messier. Al revisar fotos antiguas, encontró otras 11 novas. Notó que estas novas eran mucho más débiles que las de nuestra galaxia. Esto le hizo pensar que estaban a una distancia de 150 000 parsecs. Curtis defendió la idea de que las "nebulosas espirales" eran en realidad galaxias separadas.
En 1920, hubo un gran debate entre Harlow Shapley y Heber Curtis sobre la naturaleza de nuestra galaxia y las "nebulosas espirales". Curtis argumentó que las líneas oscuras en M31 eran similares a las nubes de polvo de nuestra galaxia. Usando un nuevo telescopio, Edwin Hubble pudo ver que las partes exteriores de algunas "nebulosas espirales" eran colecciones de estrellas individuales. Hubble identificó estrellas variables llamadas cefeidas en ellas, lo que le permitió calcular su distancia. Resultó que estaban demasiado lejos para ser parte de la Vía Láctea. En 1936, Hubble creó un sistema para clasificar galaxias que todavía se usa hoy: la secuencia de Hubble.
El primer intento de describir la forma de la Vía Láctea fue de William Herschel en 1785. Él contó las estrellas en diferentes partes del cielo. En 1920, Kapteyn sugirió que nuestra galaxia era una elipse pequeña. Sin embargo, Harlow Shapley propuso una imagen diferente: un disco plano mucho más grande, con el Sol lejos del centro. Ninguno de los dos consideró el polvo interestelar que bloquea la luz. En 1930, Robert Julius Trumpler sí lo hizo, y su estudio nos dio la imagen actual de la Vía Láctea: una galaxia espiral de unos 30 kiloparsecs de diámetro.
En 1944, Hendrick van de Hulst predijo que el hidrógeno en el espacio emitiría microondas. Esta radiación, detectada en 1951, ayudó a estudiar cómo se mueven las galaxias. El efecto Doppler se usa para ver el movimiento del gas. Con mejores radiotelescopios, se han podido trazar nubes de hidrógeno en otras galaxias.
En 1970, Vera Rubin estudió la velocidad de rotación de las galaxias. Descubrió que la masa de las estrellas, el polvo y los gases no era suficiente para explicar su velocidad de giro. Para resolver esto, se propuso la existencia de la materia oscura, que no se puede ver, pero cuya masa aporta la gravedad necesaria.
Desde 1990, el estudio de las galaxias ha mejorado mucho con el telescopio espacial Hubble y otros telescopios espaciales. Estos tienen cámaras sensibles a la luz infrarroja, ultravioleta, rayos X y rayos gamma.
Nuestra galaxia, la Vía Láctea, pertenece a un Grupo Local de unas 46 galaxias. Las más grandes son la Vía Láctea y la Galaxia de Andrómeda. Este grupo es parte de un "superconglomerado" que tiene casi cinco mil galaxias.
Tipos de galaxias
Las galaxias tienen cuatro formas principales: elípticas, espirales, lenticulares e irregulares. La secuencia de Hubble, propuesta en 1936, las clasifica según su apariencia visual. Este esquema no considera otros aspectos, como la velocidad de formación de estrellas o la actividad en el centro de la galaxia.
Galaxias elípticas
Son galaxias con forma de elipse. Se clasifican de E0 a E7, donde el número indica qué tan ovalada es la galaxia. E0 es casi una esfera, y E7 es muy plana, como un disco.
Tienen poca estructura y poco material entre las estrellas. Por eso, forman pocas estrellas nuevas. Están dominadas por estrellas viejas que giran alrededor del centro en todas direcciones. Las galaxias elípticas más grandes son gigantes. Se cree que la mayoría de las galaxias elípticas se formaron por la colisión y unión de otras galaxias.
Galaxias espirales
Las galaxias espirales son discos de estrellas y material que giran. Tienen un centro abultado, formado principalmente por estrellas más viejas. De este centro salen brazos en forma de espiral, que brillan de forma diferente. Hay dos tipos principales:
- Galaxias espirales normales: Tienen brazos en espiral donde se forman estrellas. Las letras minúsculas (a, b, c) indican qué tan apretados están los brazos. "a" son los más apretados y "c" los más dispersos.
- Galaxias espirales barradas (SBa-c): Tienen una barra central de estrellas de la que salen los brazos espirales. Las letras minúsculas tienen el mismo significado.
- Galaxias Espirales Intermedias (SABa-c): Son una mezcla entre las espirales normales y las barradas.
Galaxias lenticulares
Las galaxias lenticulares son un tipo intermedio entre las elípticas y las espirales. Se dividen en SO1, SO2 y SO3. Tienen un disco, un centro muy denso y una envoltura grande.
También existen las lenticulares barradas (SBO), que se dividen en tres grupos según la forma de su barra central.
Galaxias irregulares
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Una galaxia irregular es una galaxia que no encaja en las clasificaciones de Hubble. No tienen forma espiral ni elíptica.
Hay dos tipos:
- Galaxia Irr-I: Muestra algo de estructura, pero no lo suficiente para clasificarla.
- Galaxia Irr-II: No muestra ninguna estructura clara.
Las galaxias enanas irregulares se etiquetan como dI. Algunas galaxias irregulares son pequeñas galaxias espirales que han sido deformadas por la gravedad de una galaxia vecina mucho más grande. Solo el 4.7% de las galaxias brillantes observadas son irregulares.
Galaxias activas
Las galaxias activas liberan mucha energía o materia al espacio, pero no por procesos normales de estrellas. Aproximadamente el 10% de las galaxias son activas.
La mayor parte de la energía de estas galaxias viene de una pequeña y brillante región en su centro. A menudo, se ven líneas de emisión que muestran grandes masas de gas girando alrededor del centro.
Los tipos más importantes de galaxias activas son:
Galaxia Seyfert
Son galaxias espirales con un centro muy brillante. Se distinguen por su espectro de luz:
- Tipo I: Tienen líneas de emisión anchas.
- Tipo II: Tienen líneas de emisión estrechas.
También emiten débilmente ondas de radio.
Galaxias "Starburst"
Son galaxias donde se están formando muchísimas estrellas. Muchas de estas estrellas, al morir, explotan como supernovas. Esta formación de estrellas tan alta podría estar relacionada con mecanismos en el centro de la galaxia.
Radiogalaxias
Las radiogalaxias suelen ser galaxias elípticas con un centro activo. Emiten ondas de radio. A menudo tienen un centro brillante y están rodeadas por dos chorros de partículas muy grandes. También emiten radiación de sincrotrón.
Cuásares
Los cuásares parecen estrellas, de ahí su nombre (que significa "casi estelar").
Son núcleos de galaxias muy lejanas y extremadamente luminosos. En los cuásares más cercanos, se ve una nube difusa, lo que revela que son los centros de galaxias activas tan distantes que solo podemos ver su núcleo. Se sabe que tienen una masa muy grande y una forma estructurada.
¿Cómo se forman y cambian las galaxias?
La formación y evolución de las galaxias es un área de investigación muy activa en la astronomía. Algunas ideas ya son muy aceptadas. Las simulaciones por computadora han predicho las estructuras y la distribución de las galaxias que vemos.
Formación
Los modelos actuales del inicio del universo se basan en la teoría del Big Bang. Unos 300 000 años después del Big Bang, se formaron los átomos de hidrógeno y helio. Casi todo el hidrógeno era neutro y absorbía la luz fácilmente. Aún no se habían formado estrellas, por eso este periodo se llama la Edad Oscura. Fue a partir de pequeñas variaciones en la densidad de esta materia inicial que empezaron a aparecer las estructuras más grandes. Así, las masas de materia se condensaron dentro de halos de materia oscura fría. Estas primeras estructuras se convertirían con el tiempo en las galaxias que vemos hoy.
Galaxias tempranas
En 2006, se encontraron pruebas de galaxias muy tempranas. La galaxia IOK-1 tenía un corrimiento al rojo muy alto (6.96), lo que significa que la vemos como era solo 750 millones de años después del Big Bang. Esto la convirtió en la galaxia más lejana y antigua vista hasta entonces. En diciembre de 2012, se informó que UDFj-39546284 era el objeto astronómico más distante conocido, con un corrimiento al rojo de 11.9. Se estima que este objeto existió unos 380 millones de años después del Big Bang. Su luz ha viajado unos 13 420 millones de años luz para llegar a nosotros. La existencia de estas primeras protogalaxias sugiere que se formaron en la Edad Oscura.
El 5 de mayo de 2015, se anunció que la galaxia EGS-zs8-1 era la galaxia más distante y antigua conocida. Se formó unos 670 millones de años después del Big Bang. La luz de EGS-zs8-1 tardó 13 000 millones de años en llegar a la Tierra.
Formación de las primeras galaxias
El proceso exacto de cómo se formaron las primeras galaxias es una pregunta abierta en la astrofísica. Hay dos teorías principales:
- De arriba abajo: Las protogalaxias se forman por un colapso grande y rápido en unos cien millones de años.
- De abajo arriba: Primero se forman estructuras pequeñas, como cúmulos globulares, y luego varias de estas se unen para formar una galaxia más grande.
Una vez que las protogalaxias empiezan a formarse y encogerse, aparecen las primeras estrellas (llamadas estrellas de población III). Estas estrellas estaban hechas casi solo de hidrógeno y helio y pudieron haber sido enormes. Si fue así, estas estrellas gigantes habrían consumido su combustible rápidamente. Luego explotaron como supernovas, liberando elementos pesados en el espacio entre las estrellas. Esta primera generación de estrellas reionizó el hidrógeno neutro, creando burbujas por donde la luz podía viajar fácilmente.
En junio de 2015, un equipo de astrónomos encontró pruebas de estrellas de población III en la galaxia Cosmos Redshift 7 (CR7). Este tipo de estrellas probablemente existió en el universo temprano y pudo haber iniciado la producción de elementos químicos más pesados que el hidrógeno. Estos elementos son necesarios para la formación de planetas y la vida como la conocemos.
Evolución
Después de mil millones de años de formación, las galaxias empiezan a desarrollar sus estructuras clave: los cúmulos globulares, el agujero negro central supermasivo y un bulbo de estrellas viejas. La creación del agujero negro supermasivo parece ser clave para controlar el crecimiento de las galaxias. Durante este periodo temprano, las galaxias tienen un gran estallido de formación de estrellas.
En los siguientes dos mil millones de años, el material acumulado se asienta en un disco. La galaxia seguirá absorbiendo material de nubes a alta velocidad y galaxias enanas durante toda su vida. Este material es principalmente hidrógeno y helio. El ciclo de nacimiento y muerte de las estrellas aumenta lentamente la cantidad de elementos pesados, lo que permite la formación de planetas con el tiempo.
La evolución de las galaxias puede verse muy afectada por interacciones y colisiones. Las fusiones de galaxias eran comunes en épocas tempranas. La mayoría de las galaxias tenían un aspecto peculiar. A pesar de la distancia entre las estrellas, la mayoría de los sistemas estelares en galaxias que chocan no se ven afectados. Sin embargo, la gravedad sobre el gas y el polvo en los brazos espirales crea largas colas de estrellas, llamadas colas de marea. Ejemplos de esto se ven en NGC 4676 y las galaxias de las Antenas.
La Vía Láctea y la cercana galaxia de Andrómeda se acercan a unos 130 km/s. Dependiendo de sus movimientos laterales, podrían chocar en unos cinco o seis mil millones de años. Aunque la Vía Láctea nunca ha chocado con una galaxia tan grande como Andrómeda, hay pruebas de colisiones pasadas con galaxias enanas más pequeñas.
Estas interacciones a gran escala son raras. Con el tiempo, las fusiones de dos sistemas del mismo tamaño se vuelven menos comunes. La mayoría de las galaxias brillantes no han cambiado mucho en los últimos miles de millones de años. La formación de estrellas probablemente alcanzó su punto máximo hace unos diez mil millones de años.
¿Qué pasará en el futuro?
Las galaxias espirales, como la Vía Láctea, seguirán formando nuevas estrellas mientras tengan nubes moleculares densas de hidrógeno en sus brazos. Las galaxias elípticas tienen poco gas, por lo que forman pocas estrellas nuevas. El suministro de material para formar estrellas es limitado. Una vez que las estrellas hayan convertido todo el hidrógeno disponible en elementos pesados, la formación de nuevas estrellas terminará.
Se espera que la era actual de formación de estrellas continúe durante los próximos cien mil millones de años. Luego disminuirá, y entre diez y cien billones de años, las estrellas más pequeñas y de vida más larga, las diminutas enanas rojas, comenzarán a apagarse. Al final de esta era estelar, las galaxias estarán compuestas por objetos compactos: enanas marrones, enanas blancas (frías o enfriándose), estrellas de neutrones y agujeros negros. Con el tiempo, debido a la gravedad, todas las estrellas caerán al centro de los agujeros negros supermasivos o serán expulsadas al espacio intergaláctico por colisiones.
Superestructuras
Los estudios del cielo profundo muestran que las galaxias a menudo se encuentran en grupos y cúmulos. Las galaxias solitarias, que no han interactuado mucho con otras de tamaño similar en los últimos mil millones de años, son raras. Solo el 5% de las galaxias estudiadas se consideran realmente aisladas. Sin embargo, estas galaxias aisladas pudieron haber interactuado o incluso haberse fusionado con otras en el pasado, y aún pueden tener pequeñas galaxias satélite orbitando. Las galaxias aisladas pueden producir estrellas más rápido de lo normal, ya que no hay galaxias cercanas que les quiten el gas. A veces se usa la expresión "galaxia de campo" para referirse a una galaxia aislada, aunque también se usa para describir galaxias que pertenecen a grupos pero no a cúmulos grandes.
Véase también
En inglés: Galaxy Facts for Kids
