Marco Teórico.
Desde tiempos remotos el hombre ha soñado
con el origen del universo que nos rodea. Podemos citar a grandes pensadores
como Platón, Aristóteles y Ptolomeo que dieron grandes ideas y sistemas que
explican el origen del universo.
Pero no fue hasta el siglo XX que se dio un
gran avance científico para poder explicar de manera detallada como está
compuesto nuestro origen y lugar en el universo.
La teoría del Bing Bang.
En el principio no había nada. No existía el
tiempo y el espacio, hablar antes de que sucediera el bing bang es muy difícil solo
queda imaginar que es lo que existiera en esos momentos, puesto que la inmensidad
del universo observable, incluida toda su materia y radiación, estaba
comprimida en una masa densa y caliente a tan solo unos pocos milímetros de
distancia. Este estado casi incomprensible se especula que existió tan sólo una
fracción del primer segundo de tiempo.
En el siguiente milisegundo se formaron los
electrones y estos colisionaron con los protones creando los neutrones. Los
neutrones sobreviven solamente unos mil segundos como partículas
independientes, por lo que los minutos siguientes fueron cruciales. Durante el
primer cuarto de hora los protones reaccionaron con los neutrones, que se
deterioraban con mayor rapidez, para formar el núcleo de los átomos de
hidrogeno. En una carrera contra el tiempo, como el universo continuaba
enfriándose y expandiéndose, consiguió convertir un cuarto de su materia de hidrogeno
en helio. El hidrogeno sobrante sirvió para la formación de las estrellas. Un
millón de años después Al final de la primera hora del BIG BANG, el universo el
universo estaba constituido por fotones de radiación junto con electrones,
núcleos de hidrógeno (protones) y núcleos de helio.
La
teoría mantiene que, en un instante de tiempo de una trillonésima parte de un
segundo tras el big bang, el universo se expandió con una velocidad
incomprensible desde su origen del tamaño de la cabeza de un alfiler. La
expansión aparentemente ha continuado, pero mucho más despacio, durante los
siguientes miles de millones de años.
Los
científicos no pueden saber con exactitud el modo en que el universo evolucionó
tras el big bang. Muchos creen que, a medida que transcurría el tiempo y la
materia se enfriaba, comenzaron a formarse tipos de átomos más diversos, y que
estos finalmente se condensaron en las estrellas y galaxias de nuestro universo
presente.
Figura 1. Expansión del universo.
¿Cómo se forma una galaxia?
Entender cómo evolucionan las galaxias,
desde las tenues fluctuaciones primigenias hasta las complejas y densas
estructuras del presente, constituye uno de los principales retos de la
astronomía del siglo XXI. Pero además tal reto implica mucho más que entender per
se la evolución de estos gigantescos sistemas y sus componentes,
incluyendo el origen de las primeras estrellas y de la radiación que recalentó
el grueso del gas intergaláctico. Implica también constreñir la naturaleza y
propiedades de la misteriosa materia oscura, así como los procesos más
tempranos del Universo, aquellos que ya no son accesibles a la observación
directa pero que posiblemente dejaron impresa su huella en las galaxias y su
distribución.
Figura 2. Composición del
universo.
El descubrimiento de las galaxias se dio
hace menos de 90 años atrás por parte del brillante astrónomo Edwin Hubble. Resolviendo
estrellas y midiendo distancias hacia objetos difusos que se descubrían con los
telescopios de la época, Hubble llegó a la conclusión de que muchos de estos
objetos estaban a millones de años luz de distancia, muy lejos para ser cuerpos
asociados a estrellas; se trataba más bien de conglomerados de miles de
millones de estrellas, verdaderas “islas del Universo”. La primera
galaxia que él reportó en 1924 fue Andrómeda y resultó ser la compañera casi
gemela de nuestra galaxia, la Vía Láctea.
Al realizar sus investigaciones Hubble pudo
afirmar que cuanto más distante se encuentra una nebulosa, tanto más rápido es
su receso, creciendo su velocidad de alejamiento por segundo en 160 kilómetros
por cada millón de años luz (velocidad actualmente corregida) . Para las
galaxias más alejadas se obtuvieron velocidades de hasta 42.000 kilómetros por
segundo. Nunca hasta entonces habían sido registradas velocidades tan
vertiginosas para cuerpos celestes.
Erwin Hubble dedicó su vida a la
observación de las galaxias, los objetos más lejanos que conocían los
astrónomos en aquellos tiempos. Pudo determinar las distancias de muchas de
ellas, empujando eventualmente hacia fuera centenares de millones de años luz
las fronteras del universo. Comparó, entonces, las distancias de las galaxias
en función a la velocidad con que se alejaban unas de las otras, y dedujo que
cuanto más lejanas se encontraban las galaxias, más rápidamente se movían. Esta
relación, conocida como ley de
Hubble, era prueba observacional de que el universo se expandía. Bajo su
dirección, la cosmología de observación se convirtió en ciencia.
¿Qué es una galaxia?
Las galaxias son un conjunto de estrellas,
nebulosas y materia interestelar. Todos estos elementos interaccionan entre sí
por la fuerza de la gravedad y orbitan alrededor de un centro en común. Las
galaxias más pequeñas cuentan con unas 100.000 estrellas y las más grandes
pueden contener cerca de tres millones de millones de estrellas.
Figura 3. Conjunto de galaxias.
Para explicar la formación de las galaxias
existen dos teorías:
1)
La
primera teoría da una explicación para la formación de las proto-galaxias las
cuales nacen de una consecuencia rigurosa con la física. Esta nos indica que es
la gravedad el principal factor para que se formen esos objetos en el espacio.
Un grumo primordial genera una atracción. La materia de sus alrededores
reacciona juntándose, aumentando su masa e incrementando la gravedad. Este
proceso se amplifica por sí mismo, al igual que como se comporta una bola de
nieve cuando se desprende en caída desde los altos de una montaña. Así habrían
nacido las galaxias del cielo, (condensando parte de la materia dispersada por
el universo) y, si se quiere, con agujeros negros incluidos en sus núcleos
centrales.
2)
La
segunda teoría explica que la formación
de las proto-galaxias, es aquella que recurre a extensas ondas de choque, la
que podría ser denominada como la teoría de las explosiones cósmicas. Ésta,
parte de la premisa de que los gases primordiales se encontraban, entonces,
repartidos en forma uniforme y que requirieron de alguna fuerza exógena para
iniciar la evolución de gases a proto-galaxias. En un escenario, un número
reducido de estrellas se formaron a partir de las regiones más densas de gas
que comportaba el cosmos primitivo. Las más masivas de esas estrellas
explosionaron como supernovas, creando cataclísmicas ondas de choque que
empujaron los gases circundantes en densas nubes. Y, es a partir de esas nubes,
es que las estrellas se fueron formando y constituyendo las modernas galaxias
que hoy observamos.
TIPOS DE GALAXIAS.
Según el aspecto que nos presentan a la
observación de las galaxias pueden clasificarse en varios tipos. Los diferentes
tipos de galaxias no sólo parecen diferentes, sino que también tienen
diferentes historias evolutivas.
- · ELIPTICAS.
Las
galaxias elípticas son llamadas así porque tienen formas elípticas. Las
estrellas, en las galaxias elípticas, se distribuyen alrededor del centro de la
galaxia, uniformemente, en todas direcciones. Las elípticas tienen brillos que
varían suavemente, disminuyendo gradual y constantemente, del centro hacia
fuera. Las galaxias elípticas son también, casi todas, del mismo color: algo
más rojas que el Sol. En el diagrama de diapasón son clasificadas como E,
seguidas de un número indicando cuán elíptica es una galaxia dada. Cuanto más
alto el número, más elíptica, o sea, más larga que ancha.
Figura 4. Galaxia eliptica.
El color rojo de las galaxias viene de las
estrellas más viejas y frías. El hecho de que la mayor parte de la luz proviene
de estrellas viejas sugiere que muchas elípticas se formaron hace mucho tiempo.
Las galaxias más grandes, en el universo,
son las galaxias elípticas gigantes, en ellas pueden contener un billón de
estrellas.
- · ESPIRALES.
Las galaxias espirales, tienen discos
delgados de estrellas con bulbos brillantes en el centro, llamados núcleos. Los
brazos espirales se envuelven alrededor de estos bulbos. Un halo esférico de
estrellas extenso envuelve al núcleo y a los brazos. Los brazos espirales,
probablemente, se formaron como resultado de ondas que barren el disco
galáctico. Las ondas de densidad presionan las nubes de gas interestelar,
causando que nuevas estrellas se formen dentro de las nubes. Algunas estrellas
nacidas a partir de allí son masivas, calientes y brillantes, por lo que hacen
que los brazos espirales sean brillantes. Estas estrellas masivas son
azules o blancas, por lo que los brazos espirales también parecen blanco
azulados. Los espacios entre los brazos contienen las estrellas más viejas que
no son tan brillantes. Aun así, los núcleos de las espirales son, a menudo,
rojos, como las galaxias elípticas, sugiriendo que están compuestos por
estrellas más viejas.
Figura 5. Galaxia Espiral.
- · IRREGULARES.
Las galaxias "irregulares",
contienen una mezcla de formas -algo que no parece ni espiral ni elíptica-.
Cualquier galaxia de forma no identificada - cuyas estrellas, gas y polvo se
esparcen al azar- se clasifica como irregular. Las irregulares son las galaxias
más pequeñas, y pueden contener no más de un millón de estrellas. Pueden ser
los ladrillos para formar las primeras galaxias grandes. Muchas galaxias
irregulares pequeñas orbitan la Vía Láctea, incluyendo a las Nubes Mayor y
Menor de Magallanes.
Figura 6. Galaxia Irregular.
- · LENTICULARES.
Existe cierta controversia sobre cómo se
formaron las galaxias lenticulares, un tipo considerado intermedio entre las
espirales y las elípticas, ya que cuentan con disco galáctico, como las
primeras, pero carecen de formación estelar y brazos espirales, como en las
últimas.
Hasta ahora, algunas hipótesis descartaban
que pudieran originarse por violentas fusiones de dos galaxias porque eso
dañaría el frágil disco central con el que cuentan, pero un nuevo estudio,
dirigido por la Universidad Complutense de Madrid (UCM), refuta estos
planteamientos. Según Borlaff (2014):
“A
través de diferentes simulaciones hemos observado la posibilidad de que
pudieran formarse a partir de la fusión de otras galaxias”. (p.103)
Figura 7. Galaxia Lenticular.
Centros de las galaxias.
Ciertas galaxias tienen, además, centros
extremadamente luminosos y calientes. Se les llama galaxias activas, o galaxias
de núcleo activo. El núcleo de una galaxia activa puede emitir más energía que
el conjunto de todas las estrellas de esa galaxia. Esta gran luminosidad
proviene de una región relativamente pequeña, cerca del tamaño del Sistema
Solar. Desde lejos, esta región central pequeña que opaca con su brillo al
resto de la galaxia se ve como una estrella brillante.
Los estudios actuales han demostrado que
los centros de las galaxias lo conforman agujeros negros súper masivos, los
cuales devoran todo lo que componen una galaxia completa.
Bibliografía.
- I. http://usuarios.geofisica.unam.mx/cecilia/cursos/11-Origen%20del%20Universo.pdf
- II. http://www.astronomos.cl/conocimientos/pdfs/cosmologia%5B2%5D.pdf
- III. http://laeff.cab.inta-csic.es/cosmocaixa/cosmocaixa-galaxias-cosmologia.pdf
- IV. http://www.revista.unam.mx/vol.12/num5/art50/#up
- V. http://www.comoves.unam.mx/numeros/articulo/192/galaxias-de-nucleo-activo
- VI. http://www.astro.puc.cl/~aclocchi/83_dossier2.pdf
- VII. http://www.sea-astronomia.es/drupal/sites/default/files/archivos/100%20Conceptos%20Astr.pdf
- VIII. http://www.nationalgeographic.es/ciencia/espacio/origen-universo
- IX. https://www.youtube.com/watch?v=TGMMtvsexPs
- X. Alejandro Borlaff, M. Carmen Eliche-Moral, Cristina Rodríguez-Pérez, Miguel Querejeta, Trinidad Tapia, Pablo G. Pérez-González, Jaime Zamorano, Jesús Gallego, John Beckman. “Formation of S0 galaxies through mergers. Antitruncated stellar discs resulting from major mergers”. Astronomy & Astrophysics 570, 103, 2014.
Puebla
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