Una galaxia es una gran agrupación de miles de millones de estrellas, entre las que también se encuentra nubes de gas, planetas, polvo cósmico, materia oscura y energía. El motivo es que las estrellas no se encuentran esparcidas de forma irregular en el universo, sino que se agrupan por la fuerza de gravedad.
Hubo un tiempo en que se pensó que los astros estaban distribuidos aleatoriamente por el espacio. Sin embargo, todas las estrellas que podemos observar por la noche están agrupadas en una galaxia muy concreta: nuestra galaxia, la Vía Láctea, que se puede observar como una banda lechosa atravesando el cielo.
Si observamos el cielo en una noche sin contaminación lumínica podremos observar unas 3000 estrellas que forman parte de nuestra galaxia. Pero en realidad tiene cientos de miles de millones de estrellas.
La forma de nuestra galaxia
Uno de los mayores retos de la astronomía ha sido la determinación del aspecto de nuestra galaxia. La Vía Láctea es una débil banda de luz difusa que puede contemplarse en una noche clara y sin Luna, siempre que en las proximidades no haya suficiente luz artificial como para perturbar la observación.
El astrónomo italiano Galileo Galilei (1564-1642) observó la Vía Láctea con un rudimentario anteojo, y fue el primero en comprender que se trataba en realidad de un vasto conjunto de estrellas. Su intuición no tardó en ser aceptada por gran parte de los astrónomos. Surgió entonces el problema de medir el tamaño de la galaxia y de encontrar la posición del sistema solar en su interior.
A finales del siglo XVIII, el astrónomo William Herschel (1738-1822) hizo un recuento de estrellas y dedujo de forma errónea que el Sol estaba cerca del centro de nuestra galaxia. No sabía que las galaxias contienen inmensas nubes de polvo que oscurecen las estrellas más lejanas. A principios del siglo XX el astrónomo norteamericano Harlow Shapley (1885-1972) realizó mediciones más precisas y descubrió que el Sol está más cerca del límite exterior.
Nuestra galaxia tiene forma de espiral. Está compuesta por un disco de 100000 años luz de diámetro con un núcleo central de unos 3000 años luz de espesor. Los brazos de la Vía Láctea no constituyen espirales muy estrechas y giran alrededor del centro. El Sol tarda unos 225 millones de años en completar una vuelta.
En el núcleo o protuberancia de la región central, las estrellas están agrupadas de forma mucho más densa. La propia espiral está sumergida en un halo más vasto de cúmulos estelares que se extiende a lo largo de unos 150000 años luz del centro. Este halo contiene las estrellas más viejas de la galaxia.
Tipos de galaxias según su forma
Las galaxias empezaron a formarse unos 1000 millones de años después del Big Bang. Aunque todavía no se sabe cómo tuvo lugar exactamente el proceso de formación, se cree que unos cúmulos de materia densos y calientes se condensaron dando vida a las primeras grandes agrupaciones estelares. Pueden variar en forma, tamaño y masa, y se clasifican según su aspecto visual.
La clasificación de Hubble
La clasificación que ideó Edwin Hubble divide las galaxias en cuatro clases principales según su forma, y se conoce como secuencia de Hubble.
Galaxias elípticas
Las galaxias elípticas (E) tienen forma elíptica que puede variar según su nivel de achatamiento. Por tanto, su forma puede variar desde ser casi esférica (E0) hasta tener una forma casi cilíndrica, de elipse muy achatada (E7). Puede tener varias formas intermedias: E1, E2, E3, E4, E5 y E6.
Las mayores presentan diámetros de millones de años luz y solo son superadas en luminosidad por los cúasares, que son núcleos activos de galaxias lejanas. Su apariencia muestra escasa estructura, y en general tienen poca materia interestelar. En este tipo de galaxias, la tasa de formación de estrellas es baja. De hecho, están formadas por estrellas viejas, de larga evolución.
Galaxias espirales
Las galaxias espirales (S) pueden dividirse en dos grupos: las ordinarias (SA) y las barradas (SB). A su vez, se subdividen según la posición de los brazos: desde las que tienen los brazos más replegados (SAa o SBa) hasta aquellas que los tienen más abiertos (SAc o SBc); las posiciones intermedias son SAb o SBb.
Las galaxias espirales son como discos en rotación de estrellas y nubes de gas, con un núcleo central compuesto por estrellas más viejas. A partir de esta protuberancia central se extienden sus brazos, que pueden variar de forma. Estas galaxias tienen tamaños variables: de 20000 a más de 100000 años luz de diámetro.
Los brazos de las galaxias espirales ordinarias emergen directamente del núcleo. En cambio, las galaxias espirales barradas poseen un puente de estrellas centrales que conecta los extremos interiores de los dos brazos espirales.
Galaxias lenticulares
Las galaxias lenticulares (S0) son aquellas que se encuentran en una etapa de transición entre las galaxias elípticas y las galaxias espirales. Estas galaxias tienen forma de disco, como las galaxias espirales pero a su vez han consumido gran parte de la materia interestelar, al igual que las galaxias elípticas.
Sobre su estructura, poseen una condensación central muy importante y una envoltura extensa. Debido a la falta de materia interestelar carecen de brazos espirales. Un 3% de las galaxias del universo son de este tipo.
Si la transición se da entre las galaxias elípticas y las galaxias espirales normales se clasifican como S0. Se dividen en tres subgrupos: S01, S02 y S03. Si, en cambio, están entre las galaxias elípticas y las galaxias espirales barradas se clasifican como SB0 y se dividen en tres subgrupos: SB01, SB02 y SB03.
Galaxias irregulares
El resto de galaxias visibles que no encajan en ninguna categoría de la secuencia de Hubble se clasifican como galaxias irregulares (Ir), ya que carecen de forma identificable. Se dividen en otros dos grupos: si la galaxia muestra algún tipo de estructura será de tipo Ir-I, de lo contrario será de tipo Ir-II.
Las galaxias irregulares a menudo están asociadas a galaxias de mayor tamaño. Dos famosas galaxias irregulares son la Pequeña Nube de Magallanes (NGC 292) y la Gran Nube de Magallanes (abreviada como LMC), que acompañan a nuestra galaxia y son visibles desde el hemisferio austral.
Galaxias activas
Las galaxias activas son aquellas que tienen un pequeño núcleo de emisión incrustado en el centro. Este núcleo suele ser muy brillante y variable en comparación con el resto de la galaxia.
En una galaxia normal, la energía total que emite equivale a la suma de la emisión de cada una de las estrellas que la forman. En cambio, en las galaxias activas esto no es así, pues emiten mucha más energía de la que deberían emitir. Este exceso proviene de la radiación infrarroja, ultravioleta, rayos X y ondas de radio.
La mayoría de las galaxias tienen un agujero negro muy masivo en su centro. Mientras el agujero negro está activo, atrapa y engulle toda la materia que le rodea; entonces es una galaxia activa. Cuando el agujero negro ha consumido toda la materia de su alrededor, deja de emitir tanta energía y el objeto se transforma en una galaxia normal, formando un disco de acreción a su alrededor.
Se suele usar el término «núcleo activo de galaxia» (AGN, por sus siglas en inglés) para denominar este tipo de objetos. Las galaxias activas se dividen en dos grupos: las que se ven muy brillantes cuando son observadas con un radio-telescopio («radio-loud AGN») y las que no («radio-quiet AGN»).
Hay varios tipos de galaxias activas:
Galaxia starburst
Una galaxia starburst es una galaxia activa con una alta tasa de nacimiento estelar. Por este motivo también se la conoce como «galaxia con brote estelar».
Galaxia Seyfert
Las galaxias de tipo Seyfert tienen un núcleo puntual muy brillante. Hay de dos tipos: las Seyfert I, con anchas líneas de emisión, y las Seyfert II, con estrechas líneas de emisión. También emiten en radio, aunque de forma débil.
Radiogalaxia
Las radiogalaxias emiten a longitudes de onda de radio. Suelen estar asociadas a galaxias elípticas (E) con un núcleo activo. Su núcleo es muy brillante, por lo que son muy luminosas. Normalmente están rodeadas por dos chorros de partículas de grandes dimensiones. Se les ha detectado radiación sincrotrón.
Cuásar
Los cuásares son los objetos más luminosos del cielo. Su aspecto es similar al de una estrella, de ahí proviene su nombre: del acrónimo «cuasiestelar». Su masa es muy elevada y en general presentan una forma estructurada.
Blázar
Un blázar es un cuásar, pero con la particularidad de que su chorro de energía se encuentra apuntando a la Tierra. El hecho de que el chorro (o jet) esté orientado hacia nosotros explica la rápida variabilidad del objeto.
Formación y evolución
Las galaxias se forman y evolucionan a través de un compleja combinación de varios procesos: la formación estelar, la acreción de gases y los procesos de fusión con otras galaxias. Las primeras galaxias se formaron unos 1000 años después del Big Bang, a partir de pequeñas fluctuaciones cuánticas.
Estas fluctuaciones se expandieron bajo la influencia de la gravedad y dieron lugar a regiones donde la materia comenzó a acumularse. El gas y la materia oscura comenzaron a colapsar hacia las regiones de mayor densidad, influenciados por la gravedad. La materia oscura proporcionó la mayor parte de la masa.
A medida que el gas y la materia se acumulaban se produjo un aumento en la presión y la temperatura, lo que desencadenó el proceso de formación de estrellas. Los núcleos de las nubes de gas se calentaron y se fusionaron generando una reacción nuclear en cadena, transformándose en estrellas.
Los agujeros negros que se forman en sus centros también determinan la evolución de una galaxia. La acreción de materia hacia estos agujeros negros pueden liberar enormes cantidades de energía, lo que afecta a la distribución de gas y estrellas en la galaxia. Será una galaxia activa mientras esto suceda.
Las galaxias continúan en evolución mientras continúan capturando gas, polvo y estrellas de otras galaxias satélite. Las galaxias pueden interactuar las unas con las otras, pudiendo llegar a fusionarse en un proceso que dura miles de millones de años y creando estructuras más masivas y complejas.
Los científicos continúan investigando para comprender mejor los procesos cosmológicos sobre cómo se forman y evolucionan las galaxias.
Distribución
Las galaxias se agrupan en cúmulos y supercúmulos. Nuestra galaxia se encuentra en el «Grupo Local», un cúmulo que comprende tres galaxias grandes y 46 galaxias pequeñas; además de la Vía Láctea, las otras dos galaxias grandes son: la galaxia de Andrómeda (M31, NGC 224) y la galaxia del Triángulo (M33, NGC 598). El Grupo Local tiene un diámetro de unos 3 millones de años luz.
A su vez, el Grupo Local está contenido en el «Supercúmulo de Laniakea», también conocido como «Supercúmulo Local» o simplemente «Laniakea», que alberga alrededor de unas cien mil galaxias cercanas a la nuestra.
