En un anterior post hice un breve esbozo sobre las estrellas, aquellas fantásticas y lejanas luminarias que acompañan nuestras claras noches y que tanto han intrigado al hombre desde que tiene capacidad de razonar. Allí comentaba que en el cielo nocturno no sólo podíamos ver estrellas, sino que también nos topábamos con los planetas de nuestro sistema solar, nebulosas, supernovas lejanas, cúmulos estelares y galaxias. Y sobre estas últimas me gustaría hablar hoy.
La palabra galaxia deviene del latín y del griego y en su étimo significa lácteo. Y Galaxia es una palabra que suena bien y que automáticamente nos traslada a lejanas e inalcanzables regiones del Universo. Una palabra que a más de uno le habrá hecho soñar con la distante vida en otros mundos ignotos, desbocando la imaginación en conjeturas de como puede ser esa vida y en como pueden ser aquellos planetas que la albergan en esos lejanos y misteriosos objetos cósmicos llamados galaxias.
Bien es verdad que, hoy por hoy, nuestra tecnología no nos permite cruzar los inmensos espacios intergalácticos y visitar cualquiera de nuestras vecinas más cercanas, y mucho menos las más lejanas. Pensemos que la galaxia más próxima (sin contar las nubes de Magallanes u otras galaxias satélite enanas) a nuestra Vía Láctea, que es donde vivimos, es la galaxia espiral gigante M31(NGC 224), más conocida como Andrómeda y que está situada a la friolera de dos millones y medio de años luz (2.500.000) es decir, que la luz viajando a 300.000 kilómetros por segundo tarda dos millones y medio de años en alcanzarla. Para nosotros actualmente es algo inconcebible y utópico viajar hasta allí, ya que a la velocidad que se trasladaban nuestros transbordadores espaciales, 27.000 kilómetros por hora, tardaríamos en llegar a Andrómeda la friolera de 2,5x109 de años, esto es, unos 25.000.000.000 de años. Algo del todo imposible de llevar a cabo. Recordemos que comparativamente nuestro planeta tiene una edad de 4.500.000.000 de años y que la vida media de nuestro Sol es de 10.000.000.000 de años y que la edad del Universo, contada desde el estallido del Big Bang, es de 13.700.000.000 de años. ¡Imposible a todas luces, nos llevaría más tiempo que toda la vida del propio Universo! Imposible al menos en lo que se refiere a una vida humana o de cualquier otra clase y a nuestra tecnología actual. Quizá en el futuro se conozcan otros tipos de propulsiones o atajos espacio temporales como los agujeros de gusano para acortar la duración del trayecto y atravesar esas inconmensurables distancias, pero en la actualidad se trata de una absurda entelequia. Y eso en lo que respecta a nuestra galaxia más próxima, así que no vale la pena detenerse a pensar lo que tardaríamos en llegar por ejemplo a las galaxias NGC 4889 en la constelación de Coma Berenice o NGC 3842 en la constelación de Leo, que están situadas a 308 y 331 millones de años luz respectivamente. Por cierto, en estas dos galaxias elípticas fueron descubiertos en diciembre de 2011 los dos agujeros negros más masivos conocidos hasta el momento, cada uno en una de ellas.
El Universo está formado por multitud de objetos y entre ellos, en una jerarquía imaginaria, encontraríamos a las galaxias junto a los cúmulos y supercúmulos en los puestos más altos. Pero ello no quiere decir que en el Universo lo que más abunde sean las galaxias. Al contrario de lo que se pueda pensar, lo más abundante en el Universo es la Energía Oscura que abunda en un 70% y que junto al 23% de la Materia Oscura forman el 93% del total del Universo. El 7% restante estaría formado por la materia bariónica, es decir, toda la masa física del Universo, constituida esta por las partículas subatómicas que son los bariones y las también partículas elementales que son los leptones y que es todo lo que existe en forma material, desde una simple piedra hasta el el propio ser humano o cualquier planeta. Pero de momento a la materia y la energía oscuras, estas grandes habitantes del cosmos, las dejaremos para otra ocasión.
Pero ahora a lo que íbamos: ¿Qué son las galaxias? Podemos definir a las galaxias como un vasto conglomerado de diversos objetos tales como estrellas con o sin planetas, polvo cósmico, asteroides, cometas, nubes de gas, materia oscura, nebulosas y hasta algunas están coronadas con agujeros negros.
Como es sabido, el Universo se creó tras la colosal explosión que los científicos llaman el Big Bang. Antes del Big Bang no existía nada, ni el tiempo, ni la luz, ni el calor, ni los colores ni el espacio. Pero de pronto, un punto de energía billones de veces más caliente que el núcleo del Sol y miles de veces más pequeño que el cabezal de una aguja y que bulle de energía y radiación y en el que estaba concentrada toda la energía del futuro Universo, explotó. Una sorda explosión tras la cual aquel punto tan diminuto se hinchó súbitamente en todas direcciones de manera uniforme en un espacio de tiempo infinitesimal, llegando a alcanzar el tamaño de nuestra Vía Láctea; eso es lo que los científicos llaman la Inflación Cósmica. El espacio de tiempo tan pequeño que utilizan los teóricos para explicar lo que ocurrió tras aquella explosión prístina se llama Tiempo de Plank. El Tiempo de Plank es el periodo de tiempo más minúsculo que existe y se utiliza solamente en la física de partículas. Un plank equivale a 0,1x10-43 segundos, es decir una coma decimal, cuarenta y dos ceros y un uno, o lo que es lo mismo: 0,0000000000000000000000000000000000000000001
En ese lapso tan corto de tiempo, donde el Universo no es más que energía, fue cuando aparecieron las cuatro fuerzas fundamentales del Universo, es decir, la gravedad, gracias a la cual se pudieron formar las estrellas y los planetas, y posteriormente las galaxias, se trata de una fuerza de un único sentido y que curiosamente es la fuerza más débil de todas. El electromagnetismo, el cual actúa en las variaciones físicas y químicas de todos los átomos y se transforma en luz. La fuerza nuclear fuerte, que sustenta la cohesión de los elementos que componen los núcleos de los átomos (protones y neutrones.) Y por fin la fuerza nuclear débil que transforma a un protón de carga positiva en un neutrón sin carga, que es lo que ocurre constantemente en el interior de las estrellas y por lo que estas entran en fusión nuclear.
Pero adelantémonos un poco más en el tiempo y dejemos atrás las primerísimas e indetectables, a nivel físico, ínfimas fracciones de segundo del Universo, que es cuando se sentaron las bases de lo que sería éste en el futuro. Así, avanzamos hasta después de una millonésima de segundo desde el Big Bang, que es cuando la energía comienza a convertirse en partículas diminutas de materia, acompañadas de su equivalente partícula de antimateria. Ahora el Universo se ha ido enfriando, aunque sólo es un millón de veces más caliente que el Sol, y todavía está lo suficientemente caliente para impedir que esas partículas de materia se unan y formen los primeros átomos. Pero la materia y la antimateria no pueden coexistir juntas y su encuentro propicia una aniquilación mutua, liberando ingentes cantidades de energía y radiación. Y entonces entramos en un momento crítico de la creación del Universo, donde se puede decidir la existencia o no de todo, desde una lejana galaxia hasta el grano de arena de cualquier playa, pasando por nosotros mismos. Pero afortunadamente, las fuerzas se equilibraron a favor de la materia y está superó en número a la antimateria dando paso a la propia masa tal y como la conocemos, permitiendo al fin que aquellas partículas pudiesen crear los átomos al transcurrir el tiempo. Adelantemos pues un poco más.
Hemos llegado a los 300.000 años después de la explosión del Big Bang. En ese momento es cuando comienzan a formarse los primeros átomos de aquellas partículas que sobrevivieron a la lucha con sus iguales de antimateria. Ahora aquellas partículas supervivientes comienzan a unirse debido a la fricción y a la fuerza de la gravedad formando cada vez masas más densas de átomos que 200.000.000 de años después conformarán las primeras estrellas. Al principio las estrellas son nubes de gas y polvo que no interaccionan, hasta que posteriormente entraran en un proceso continuo de colapso y en las que actuarán diversas fuerzas que les harán iniciar los procesos nucleares de la combustión.
Hemos llegado por fin a 500.000.000 de años después del Big Bang, es a partir de este momento cuando aparecen las primeras galaxias completas, conformadas por millones de estrellas, polvo y gas cósmico. El Universo se ha enfriado considerablemente y sigue su curso de expansión, haciendo que las propias galaxias, debido a la fuerza gravitacional y a las fuertes interacciones que se crean, permitan la creación de nuevas estrellas en su seno y que esas mismas galaxias se vayan juntando unas con otras hasta formar los cúmulos y supercúmulos, es decir, enormes grupos de galaxias. El Universo ya está en marcha y a partir de este punto seguirá expandiéndose sin límite hasta el día de hoy, en que las galaxias siguen separándose a velocidades vertiginosas.
Catalogación de las Galaxias
Como dijimos más arriba, las galaxias son un conjunto de diferentes componentes y de diferentes formas y se estima que en todo el Universo visible deben existir alrededor de 100.000 millones de galaxias. Desde hace siglos el hombre ha catalogado los objetos astronómicos de distintas maneras, pero en un principio fue por su aspecto visual y sin diferenciarlas de otros objetos astronómicos. Los distintos tipos de catalogación que se usan en la actualidad son entre otros el NGC, el Messier, el CG, el PGC, etc.
Bajo las siglas NGC se esconde el nombre en inglés de New General Catalogue, o lo que es lo mismo: Nuevo Catálogo General en español. Esta nomenclatura es una de las más usadas todavía en astronomía, a pesar de que fue publicado por primera vez en 1880 por J. Ludvig y E. Dreyer. Se trata de un apéndice y actualización del Catálogo General (CG) publicado por William y John Herschel, padre e hijo, en 1864 y que recogía un total de 7840 objetos astronómicos. Cuando se utiliza esta nomenclatura se escriben primero las siglas seguidas por el número de catálogo al que pertenece la galaxia o el objeto a citar. Por ejemplo a la galaxia de Andrómeda le corresponde el número 224 del catálogo y se expresa así: NGC 224.
Las siglas PGC tienen como significado el nombre de Catálogo de Galaxias Principales y recogen un total de 73.197 galaxias conocidas, siendo publicado en 1989 por el Observatorio de París.
El catálogo Messier es el intento más antiguo de catalogación de objetos astronómicos y fue publicado en 1774 por Charles Messier. Se recogen 110 objetos en este catálogo, el más común y aún de los más utilizados, y su nomenclatura al emplearlo es la misma que la de los demás: se pone solo una letra, la M (Messier) y detrás el número que corresponde de catálogo. Por ejemplo, a Andrómeda en este caso le correspondería el número 31 del catálogo Messier y lo expresaríamos así: M31
Tras las catalogaciones generales, no fue hasta el primer tercio del siglo XX en que se hizo una clasificación tipificada de las galaxias según su morfología. Esta vez sería Edwin Hubble en 1936 el que se encargaría de proponer dicha clasificación, basándose en los catálogos ya existentes y en la forma de las galaxias. Hubble clasificó las galaxias en los siguientes tipos: Galaxias elípticas, lenticulares, galaxias espirales y galaxias irregulares. Aún dentro de esa clasificación existen diferentes subclasificaciones que veremos más adelante.
Estructura de una Galaxia
Los elementos principales que encontramos en una galaxia son las estrellas, que son los objetos que le dan, junto a las nebulosas, todo el brillo. El número de estrellas en una galaxia varía de una a otra, obviamente, ya que en las galaxias enanas hay un índice más bajo que en las galaxias gigantes, que pueden llegar a albergar hasta 150.000 millones de estrellas.
La estructura básica de una galaxia está materializada en tres elementos: el núcleo, el disco y el halo.
El Núcleo
El núcleo es conglomerado esférico y brillante que encontramos localizado en el centro de la galaxia, lugar desde donde parten el resto de elementos. Sus dimensiones pueden ser variables y es el lugar en el que se concentra una mayor cantidad de estrellas.
El Disco
Se trata de la zona que conforma la morfología de una galaxia, dándole el aspecto con que la podemos ver, principalmente en las galaxias del tipo espiral y el subtipo lenticular de estas. Suele ser una zona de intensa actividad en procesos formativos de estrellas nuevas.
El Halo
Se trata de una forma globular que rodea a las galaxias, con casi ninguna o bien con nula rotación al centro galáctico, siendo observado más a menudo en las galaxias en espiral. Uno de sus componentes principales, a parte de las estrellas viejas y el gas tenue interestelar altamente ionizado, es la materia oscura.
La palabra galaxia deviene del latín y del griego y en su étimo significa lácteo. Y Galaxia es una palabra que suena bien y que automáticamente nos traslada a lejanas e inalcanzables regiones del Universo. Una palabra que a más de uno le habrá hecho soñar con la distante vida en otros mundos ignotos, desbocando la imaginación en conjeturas de como puede ser esa vida y en como pueden ser aquellos planetas que la albergan en esos lejanos y misteriosos objetos cósmicos llamados galaxias.
Bien es verdad que, hoy por hoy, nuestra tecnología no nos permite cruzar los inmensos espacios intergalácticos y visitar cualquiera de nuestras vecinas más cercanas, y mucho menos las más lejanas. Pensemos que la galaxia más próxima (sin contar las nubes de Magallanes u otras galaxias satélite enanas) a nuestra Vía Láctea, que es donde vivimos, es la galaxia espiral gigante M31(NGC 224), más conocida como Andrómeda y que está situada a la friolera de dos millones y medio de años luz (2.500.000) es decir, que la luz viajando a 300.000 kilómetros por segundo tarda dos millones y medio de años en alcanzarla. Para nosotros actualmente es algo inconcebible y utópico viajar hasta allí, ya que a la velocidad que se trasladaban nuestros transbordadores espaciales, 27.000 kilómetros por hora, tardaríamos en llegar a Andrómeda la friolera de 2,5x109 de años, esto es, unos 25.000.000.000 de años. Algo del todo imposible de llevar a cabo. Recordemos que comparativamente nuestro planeta tiene una edad de 4.500.000.000 de años y que la vida media de nuestro Sol es de 10.000.000.000 de años y que la edad del Universo, contada desde el estallido del Big Bang, es de 13.700.000.000 de años. ¡Imposible a todas luces, nos llevaría más tiempo que toda la vida del propio Universo! Imposible al menos en lo que se refiere a una vida humana o de cualquier otra clase y a nuestra tecnología actual. Quizá en el futuro se conozcan otros tipos de propulsiones o atajos espacio temporales como los agujeros de gusano para acortar la duración del trayecto y atravesar esas inconmensurables distancias, pero en la actualidad se trata de una absurda entelequia. Y eso en lo que respecta a nuestra galaxia más próxima, así que no vale la pena detenerse a pensar lo que tardaríamos en llegar por ejemplo a las galaxias NGC 4889 en la constelación de Coma Berenice o NGC 3842 en la constelación de Leo, que están situadas a 308 y 331 millones de años luz respectivamente. Por cierto, en estas dos galaxias elípticas fueron descubiertos en diciembre de 2011 los dos agujeros negros más masivos conocidos hasta el momento, cada uno en una de ellas.
El Universo está formado por multitud de objetos y entre ellos, en una jerarquía imaginaria, encontraríamos a las galaxias junto a los cúmulos y supercúmulos en los puestos más altos. Pero ello no quiere decir que en el Universo lo que más abunde sean las galaxias. Al contrario de lo que se pueda pensar, lo más abundante en el Universo es la Energía Oscura que abunda en un 70% y que junto al 23% de la Materia Oscura forman el 93% del total del Universo. El 7% restante estaría formado por la materia bariónica, es decir, toda la masa física del Universo, constituida esta por las partículas subatómicas que son los bariones y las también partículas elementales que son los leptones y que es todo lo que existe en forma material, desde una simple piedra hasta el el propio ser humano o cualquier planeta. Pero de momento a la materia y la energía oscuras, estas grandes habitantes del cosmos, las dejaremos para otra ocasión.
Pero ahora a lo que íbamos: ¿Qué son las galaxias? Podemos definir a las galaxias como un vasto conglomerado de diversos objetos tales como estrellas con o sin planetas, polvo cósmico, asteroides, cometas, nubes de gas, materia oscura, nebulosas y hasta algunas están coronadas con agujeros negros.
Como es sabido, el Universo se creó tras la colosal explosión que los científicos llaman el Big Bang. Antes del Big Bang no existía nada, ni el tiempo, ni la luz, ni el calor, ni los colores ni el espacio. Pero de pronto, un punto de energía billones de veces más caliente que el núcleo del Sol y miles de veces más pequeño que el cabezal de una aguja y que bulle de energía y radiación y en el que estaba concentrada toda la energía del futuro Universo, explotó. Una sorda explosión tras la cual aquel punto tan diminuto se hinchó súbitamente en todas direcciones de manera uniforme en un espacio de tiempo infinitesimal, llegando a alcanzar el tamaño de nuestra Vía Láctea; eso es lo que los científicos llaman la Inflación Cósmica. El espacio de tiempo tan pequeño que utilizan los teóricos para explicar lo que ocurrió tras aquella explosión prístina se llama Tiempo de Plank. El Tiempo de Plank es el periodo de tiempo más minúsculo que existe y se utiliza solamente en la física de partículas. Un plank equivale a 0,1x10-43 segundos, es decir una coma decimal, cuarenta y dos ceros y un uno, o lo que es lo mismo: 0,0000000000000000000000000000000000000000001
En ese lapso tan corto de tiempo, donde el Universo no es más que energía, fue cuando aparecieron las cuatro fuerzas fundamentales del Universo, es decir, la gravedad, gracias a la cual se pudieron formar las estrellas y los planetas, y posteriormente las galaxias, se trata de una fuerza de un único sentido y que curiosamente es la fuerza más débil de todas. El electromagnetismo, el cual actúa en las variaciones físicas y químicas de todos los átomos y se transforma en luz. La fuerza nuclear fuerte, que sustenta la cohesión de los elementos que componen los núcleos de los átomos (protones y neutrones.) Y por fin la fuerza nuclear débil que transforma a un protón de carga positiva en un neutrón sin carga, que es lo que ocurre constantemente en el interior de las estrellas y por lo que estas entran en fusión nuclear.
Pero adelantémonos un poco más en el tiempo y dejemos atrás las primerísimas e indetectables, a nivel físico, ínfimas fracciones de segundo del Universo, que es cuando se sentaron las bases de lo que sería éste en el futuro. Así, avanzamos hasta después de una millonésima de segundo desde el Big Bang, que es cuando la energía comienza a convertirse en partículas diminutas de materia, acompañadas de su equivalente partícula de antimateria. Ahora el Universo se ha ido enfriando, aunque sólo es un millón de veces más caliente que el Sol, y todavía está lo suficientemente caliente para impedir que esas partículas de materia se unan y formen los primeros átomos. Pero la materia y la antimateria no pueden coexistir juntas y su encuentro propicia una aniquilación mutua, liberando ingentes cantidades de energía y radiación. Y entonces entramos en un momento crítico de la creación del Universo, donde se puede decidir la existencia o no de todo, desde una lejana galaxia hasta el grano de arena de cualquier playa, pasando por nosotros mismos. Pero afortunadamente, las fuerzas se equilibraron a favor de la materia y está superó en número a la antimateria dando paso a la propia masa tal y como la conocemos, permitiendo al fin que aquellas partículas pudiesen crear los átomos al transcurrir el tiempo. Adelantemos pues un poco más.
Hemos llegado a los 300.000 años después de la explosión del Big Bang. En ese momento es cuando comienzan a formarse los primeros átomos de aquellas partículas que sobrevivieron a la lucha con sus iguales de antimateria. Ahora aquellas partículas supervivientes comienzan a unirse debido a la fricción y a la fuerza de la gravedad formando cada vez masas más densas de átomos que 200.000.000 de años después conformarán las primeras estrellas. Al principio las estrellas son nubes de gas y polvo que no interaccionan, hasta que posteriormente entraran en un proceso continuo de colapso y en las que actuarán diversas fuerzas que les harán iniciar los procesos nucleares de la combustión.
Hemos llegado por fin a 500.000.000 de años después del Big Bang, es a partir de este momento cuando aparecen las primeras galaxias completas, conformadas por millones de estrellas, polvo y gas cósmico. El Universo se ha enfriado considerablemente y sigue su curso de expansión, haciendo que las propias galaxias, debido a la fuerza gravitacional y a las fuertes interacciones que se crean, permitan la creación de nuevas estrellas en su seno y que esas mismas galaxias se vayan juntando unas con otras hasta formar los cúmulos y supercúmulos, es decir, enormes grupos de galaxias. El Universo ya está en marcha y a partir de este punto seguirá expandiéndose sin límite hasta el día de hoy, en que las galaxias siguen separándose a velocidades vertiginosas.
Catalogación de las Galaxias
Como dijimos más arriba, las galaxias son un conjunto de diferentes componentes y de diferentes formas y se estima que en todo el Universo visible deben existir alrededor de 100.000 millones de galaxias. Desde hace siglos el hombre ha catalogado los objetos astronómicos de distintas maneras, pero en un principio fue por su aspecto visual y sin diferenciarlas de otros objetos astronómicos. Los distintos tipos de catalogación que se usan en la actualidad son entre otros el NGC, el Messier, el CG, el PGC, etc.
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| Esquema de catalogación de Hubble |
Bajo las siglas NGC se esconde el nombre en inglés de New General Catalogue, o lo que es lo mismo: Nuevo Catálogo General en español. Esta nomenclatura es una de las más usadas todavía en astronomía, a pesar de que fue publicado por primera vez en 1880 por J. Ludvig y E. Dreyer. Se trata de un apéndice y actualización del Catálogo General (CG) publicado por William y John Herschel, padre e hijo, en 1864 y que recogía un total de 7840 objetos astronómicos. Cuando se utiliza esta nomenclatura se escriben primero las siglas seguidas por el número de catálogo al que pertenece la galaxia o el objeto a citar. Por ejemplo a la galaxia de Andrómeda le corresponde el número 224 del catálogo y se expresa así: NGC 224.
Las siglas PGC tienen como significado el nombre de Catálogo de Galaxias Principales y recogen un total de 73.197 galaxias conocidas, siendo publicado en 1989 por el Observatorio de París.
El catálogo Messier es el intento más antiguo de catalogación de objetos astronómicos y fue publicado en 1774 por Charles Messier. Se recogen 110 objetos en este catálogo, el más común y aún de los más utilizados, y su nomenclatura al emplearlo es la misma que la de los demás: se pone solo una letra, la M (Messier) y detrás el número que corresponde de catálogo. Por ejemplo, a Andrómeda en este caso le correspondería el número 31 del catálogo Messier y lo expresaríamos así: M31
Tras las catalogaciones generales, no fue hasta el primer tercio del siglo XX en que se hizo una clasificación tipificada de las galaxias según su morfología. Esta vez sería Edwin Hubble en 1936 el que se encargaría de proponer dicha clasificación, basándose en los catálogos ya existentes y en la forma de las galaxias. Hubble clasificó las galaxias en los siguientes tipos: Galaxias elípticas, lenticulares, galaxias espirales y galaxias irregulares. Aún dentro de esa clasificación existen diferentes subclasificaciones que veremos más adelante.
Estructura de una Galaxia
Los elementos principales que encontramos en una galaxia son las estrellas, que son los objetos que le dan, junto a las nebulosas, todo el brillo. El número de estrellas en una galaxia varía de una a otra, obviamente, ya que en las galaxias enanas hay un índice más bajo que en las galaxias gigantes, que pueden llegar a albergar hasta 150.000 millones de estrellas.
La estructura básica de una galaxia está materializada en tres elementos: el núcleo, el disco y el halo.
El Núcleo
El núcleo es conglomerado esférico y brillante que encontramos localizado en el centro de la galaxia, lugar desde donde parten el resto de elementos. Sus dimensiones pueden ser variables y es el lugar en el que se concentra una mayor cantidad de estrellas.
El Disco
Se trata de la zona que conforma la morfología de una galaxia, dándole el aspecto con que la podemos ver, principalmente en las galaxias del tipo espiral y el subtipo lenticular de estas. Suele ser una zona de intensa actividad en procesos formativos de estrellas nuevas.
El Halo
Se trata de una forma globular que rodea a las galaxias, con casi ninguna o bien con nula rotación al centro galáctico, siendo observado más a menudo en las galaxias en espiral. Uno de sus componentes principales, a parte de las estrellas viejas y el gas tenue interestelar altamente ionizado, es la materia oscura.
