En una noche despejada, puedes distinguir la banda de la Vía Láctea en el cielo nocturno. Durante milenios, los astrónomos lo miraron con asombro y poco a poco se dieron cuenta de que nuestro Sol era simplemente uno de los miles de millones de estrellas en la galaxia. Con el tiempo, a medida que nuestros instrumentos y métodos mejoraron, nos dimos cuenta de que la Vía Láctea misma era simplemente una de las miles de millones de galaxias que conforman el Universo.
Gracias al descubrimiento de la relatividad y la velocidad de la luz, también hemos llegado a comprender que cuando miramos a través del espacio, también estamos mirando hacia atrás en el tiempo. Al ver un objeto a mil millones de años luz de distancia, también estamos viendo cómo se veía ese objeto hace mil millones de años. Este efecto de "máquina del tiempo" ha permitido a los astrónomos estudiar cómo surgieron las galaxias (es decir, la evolución galáctica).
El proceso en el que las galaxias se forman y evolucionan se caracteriza por un crecimiento constante en el tiempo, que comenzó poco después del Big Bang. Este proceso, y el destino final de las galaxias, siguen siendo objeto de intensa fascinación, y todavía está lleno de misterios.
Formación de galaxias:
El consenso científico actual es que toda la materia en el Universo fue creada hace aproximadamente 13.8 mil millones de años durante un evento conocido como el Big Bang. En este momento, toda la materia se compactaba en una bola muy pequeña con una densidad infinita y un calor intenso llamado Singularidad. De repente, la Singularidad comenzó a expandirse, y el Universo tal como lo conocemos comenzó.
Después de expandirse y enfriarse rápidamente, toda la materia tenía una distribución casi uniforme. En el transcurso de los varios miles de millones de años que siguieron, las regiones ligeramente más densas del Universo comenzaron a atraerse gravitacionalmente entre sí. Por lo tanto, se volvieron aún más densos, formando nubes de gas y grandes grupos de materia.
Estos grupos se convirtieron en galaxias primordiales, ya que las nubes de gas hidrógeno dentro de las protogalaxias sufrieron un colapso gravitacional para convertirse en las primeras estrellas. Algunos de estos primeros objetos eran pequeños y se convirtieron en pequeñas galaxias enanas, mientras que otros fueron mucho más grandes y se convirtieron en las formas espirales familiares, como nuestra propia Vía Láctea.
Fusiones Galácticas:
Una vez formadas, estas galaxias evolucionaron juntas en estructuras galácticas más grandes llamadas grupos, cúmulos y supercúmulos. Con el tiempo, las galaxias fueron atraídas entre sí por la fuerza de su gravedad, y chocaron juntas en una serie de fusiones. El resultado de estas fusiones depende de la masa de las galaxias en la colisión.
Las galaxias pequeñas se desgarran por galaxias más grandes y se agregan a la masa de galaxias más grandes. Nuestra propia Vía Láctea recientemente devoró algunas galaxias enanas, convirtiéndolas en corrientes de estrellas que orbitan el núcleo galáctico. Pero cuando se juntan grandes galaxias de tamaño similar, se convierten en galaxias elípticas gigantes.
Cuando esto sucede, la delicada estructura espiral se pierde y las galaxias fusionadas se vuelven grandes y elípticas. Las galaxias elípticas son algunas de las galaxias más grandes jamás observadas. Otra consecuencia de estas fusiones es que los agujeros negros supermasivos (SMBH) en sus centros se hacen aún más grandes.
No todas las fusiones resultarán en galaxias elípticas, eso sí. Pero todas las fusiones resultan en un cambio en la estructura de las galaxias fusionadas. Por ejemplo, se cree que la Vía Láctea está experimentando un evento de fusión menor con las Nubes de Magallanes cercanas; y en los últimos años, se ha determinado que la galaxia enana Canis Major se ha fusionado con la nuestra.
Si bien las fusiones se consideran eventos violentos, no se espera que ocurran colisiones reales entre los sistemas estelares, dadas las grandes distancias entre las estrellas. Sin embargo, las fusiones pueden dar lugar a ondas de choque gravitacionales, que son capaces de desencadenar la formación de nuevas estrellas. Esto es lo que se prevé que suceda cuando nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, se fusione con la galaxia de Andrómeda en aproximadamente 4 mil millones de años.
Muerte Galáctica:
Finalmente, las galaxias dejan de formar estrellas una vez que agotan su suministro de gas frío y polvo. A medida que se agota el suministro, la formación de estrellas se ralentiza en el transcurso de miles de millones de años hasta que cesa por completo. Sin embargo, las fusiones en curso garantizarán que se depositen estrellas frescas, gas y polvo en las galaxias más antiguas, prolongando así sus vidas.
En la actualidad, se cree que nuestra galaxia ha usado la mayor parte de su hidrógeno, y la formación de estrellas se ralentizará hasta que se agote el suministro. Las estrellas como nuestro Sol solo pueden durar aproximadamente 10 mil millones de años; pero las enanas rojas más pequeñas y frescas pueden durar unos trillones de años. Sin embargo, gracias a la presencia de galaxias enanas y nuestra inminente fusión con Andrómeda, nuestra galaxia podría existir aún más.
Sin embargo, todas las galaxias en esta vecindad del Universo eventualmente se unirán gravitacionalmente entre sí y se fusionarán en una galaxia elíptica gigante. Los astrónomos han visto ejemplos de este tipo de "galaxias fósiles", una de las cuales es Messier 49, una galaxia elíptica supermasiva.
Estas galaxias han agotado todas sus reservas de gas formador de estrellas, y todo lo que queda son las estrellas más duraderas. Eventualmente, durante vastos períodos de tiempo, esas estrellas se apagarán una tras otra, hasta que todo sea la temperatura de fondo del Universo.
Después de que nuestra galaxia se fusiona con Andrómeda, y se fusiona con todas las otras galaxias cercanas en el grupo local, podemos esperar que también sufra un destino similar. Y así, la evolución de la galaxia ha estado ocurriendo durante miles de millones de años, y continuará sucediendo en el futuro previsible.
Hemos escrito muchos artículos sobre galaxias para la revista Space. Aquí está ¿Qué es la Vía Láctea ?, ¿Cómo se formó la Vía Láctea ?, ¿Qué sucede cuando las galaxias colisionan ?, ¿Qué sucede cuando las galaxias mueren ?, Una nueva vuelta en la evolución galáctica, y la supercomputadora estudiará la evolución de la galaxia,
Si desea obtener más información sobre galaxias, consulte los Comunicados de prensa de Hubblesite sobre Galaxias, y aquí está la Página de Ciencias de la NASA sobre Galaxias.
También hemos grabado un episodio de Astronomy Cast sobre galaxias - Episodio 97: Galaxias.
Fuentes:
- Departamento de Astronomía de la Universidad de Cornell - Formación y Evolución
- Wikipedia - Formación y evolución de galaxias
- SKA - ¿Cómo evolucionan las galaxias?
