Hipergalaxia: Grupos, cúmulos y supercúmulos de agrupaciones galácticas

Cuando se observa que hay un conjunto de galaxias en el espacio, estamos hablando de una Hipergalaxia. El  número de galaxias para poder formar una, oscila entre las 100 y las 10000. Esto quiere decir, que si la Vía Láctea nos parece grande en tamaño, no hay palabras para describir este tamaño. Sin embargo, hay un ejemplo de hipergalaxia que no es tan grande y es El Grupo Local en el que se encuentra la Via Lactea y este consta de unas 20 galaxias. Hasta la fecha son conocidas alrededor de 300 hipergalaxias.

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Podría decirse también que es una agrupación galáctica. Es decir, que estaríamos tratando con una superestructura cósmica que está formada por miles de galaxias. La materia bariónica del universo observable se distribuye a lo largo de estructuras colosales que reciben el nombre de filamentos o muros según su forma, quedando gran cantidad de regiones huecas, llamadas vacíos, sin apenas materia luminosa.

Tales estructuras son conformadas por miles de agregados de galaxias con distintas formas y tamaños. Estas colosales macroestructuras son las más recientes en la historia del universo. Además de esto, se mantienen cohesionadas por la materia oscura y la fuerza de la gravedad, pero la expansión acelerada del cosmos podría acabar imponiéndose y detener la acumulación de materia. Aunque no se sabe si esta imposición ya ocurrió.

Por otro lado hay que destacar que las distintas agrupaciones de galaxias que conforman el universo se llaman grupos, cúmulos y supercúmulos. Cada nombre depende de su tamaño y el número de galaxias que contienen. Van desde pequeños grupos con una decena de galaxias, hasta grandes cúmulos de miles de galaxias. Los supercúmulos son estructuras más complejas, que están formadas por centenares o miles de cúmulos galácticos interaccionando gravitatoriamente entre sí.

Estos son los distintos tipos de hipergalaxia

Grupos

Grupos

Se trata de los menores agregados de las galaxias. Los grupos tienen las siguientes propiedades:

Contienen menos de 50 galaxias

Esto implica que esta clase de Hipergalaxia tiene un diámetro de unos 2 megaparsec (Mpc).

Además poseen una masa del orden de 1013 masas solares.

La dispersión de velocidades es del orden de 150 km/s.

Como se ha mencionado anteriormente, la agrupación de Hiergalaxia que contiene a nuestra galaxia, la Vía Láctea, es el llamado Grupo Local, que consta de más de 20 galaxias. Se dice también que en realidad son más de 40 galaxias las que conforman el Grupo Local.

Cúmulos

Los cúmulos se trata de una Hipergalaxia o agrupaciones galácticas que tienen características diferenciadoras de los grupos, ya que en este caso, la acumulación galáctica es mayor. Abell 2744 es un cúmulo de galaxias conocido como cúmulo de Pandora. Conforme a lo que indican los astrónomos, los cúmulos de galaxias​ son más grandes que los grupos, como se ha mencionado. Sin embargo, en realidad no hay una línea divisoria definida entre ambas categorías de Hipergalaxia.

Si se observan visualmente, los cúmulos se visualizan como colecciones de galaxias que son autosostenidos por la atracción gravitatoria. Sin embargo, sus velocidades son demasiado grandes para que sigan gravitacionalmente limitadas por sus fuerzas de atracción mutuas. Esta observación demuestra la implicación de la presencia de un componente adicional invisible. No obstante, algunas observaciones en rayos X han revelado la presencia de una gran cantidad de gas intergaláctico o intracúmulo.

El gas intergaláctico es muy caliente, de aproximadamente unos 108 K. Por esta razón es que se emite en una frecuencia alta: de rayos X. Además de esto, la masa total del gas es mayor que la de todas las galaxias del cúmulo por un factor de dos. Sin embargo, este gas sigue siendo insuficiente para mantener la cohesión gravitatoria de los cúmulos. La razón de esto, es que el gas intracumular está en equilibrio aproximado con el campo gravitatorio de todo el cúmulo.

Cúmulos

Por otra parte la distribución del gas intracúmulo es realmente fundamental, ya que este es el que permite calcular la forma de dicho campo y, por tal motivo, la masa total del cúmulo. Resulta que la masa total deducida es mucho mayor que la masa de las galaxias y del gas caliente juntos. Sin embargo, la componente que falta no puede ser otra que la materia oscura cuya naturaleza es aún desconocida.

Cúmulos comunes

En un cúmulo común o típico, aproximadamente sólo el 5 % de la masa total se encuentra en forma de galaxias. Por otro lado, tiene un 10 % en forma de gas caliente intracumular y el 85 % restante es materia oscura. Pero lo que más predominan en los cúmulos son las galaxias elípticas e irregulares, esto a razón de la interacción de galaxias.

Además de esto, también son bastante comunes las galaxias lenticulares. De estas galaxias se tiene la sospecha de que en bastantes casos pueden proceder de galaxias espirales que han perdido su gas y por tanto su capacidad de formar estrellas. Esto se debe al rozamiento causado por su movimiento a través del gas intergaláctico o a las interacciones con otras galaxias del cúmulo.

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Dinámica de cúmulos

Con respecto a la dinámica de los cúmulos galácticos, se puede decir que existe una gran singularidad en este sentido. Lo que sucede es que se les puede considerar como un gas de galaxias donde las partículas que lo componen en lugar de ser átomos o moléculas, más bien son galaxias. Sin embargo, ese gas tiene unas condiciones particulares puesto que las galaxias se atraen entre sí con fuerza mientras que las partículas atómicas no lo hacen.

Si un gas es normal puede tender a expandirse y ocupar el máximo espacio, mientras que por otra parte los cúmulos galácticos no sólo tienden a expandirse, sino que también tienden a colapsar por su propia gravedad. Este comportamiento lo hace que se hallen en un delicado equilibrio entre su dispersión de velocidades y su masa. Cuanta más masa tenga el cúmulo, más alta será la velocidad de escape.

De la misma manera, más masa implica mayores fuerzas gravitatorias, lo que conlleva mayores aceleraciones y mayores velocidades. Esto implica que en los cúmulos más masivos, las galaxias que los componen se mueven mucho más rápido unas respecto a otras que en los menos masivos.

En el campo de gravedad es en el que se confina a las galaxias en un volumen de espacio determinado. De esta forma es en que las paredes de un recipiente hermético confinan el aire de su interior.

Evolución

La forma en cómo han ido evolucionando los cúmulos posiblemente podría tomar dos rumbos. En un caso, tienden a concentrar más materia agregando pequeños grupos y otras galaxias individuales, lo cual los lleva a compactarse cada vez más y a adquirir una forma esferoidal. Mientras tanto, dicho cúmulo fagocita galaxias y grupos, el núcleo del cúmulo canibaliza galaxias de éste convirtiéndose su centro en una o más galaxias elípticas gigantes.

Tal concentración es lo que mantiene a las demás orbitando a su alrededor y que finalmente acabarán por fusionarse en una única galaxia elíptica gigante formando lo que se conoce como cúmulo de galaxias fósil: que es un cúmulo de galaxias con una única galaxia elíptica en su centro y una carencia de galaxias brillantes en las regiones centrales.​

El otro rumbo de la evolución de los cúmulos, está menos ligados gravitatoriamente y pueden evolucionar de forma distinta. Estadísticamente siempre hay alguna galaxia capaz de alcanzar la velocidad de escape para salir del cúmulo. Estos cúmulos empiezan a perder galaxias y a medida que pierden masa, la velocidad de escape disminuye, esto es lo que acelera la pérdida de más galaxias, provocando su fragmentación hasta la total dilución.

Este resulta ser un proceso que puede venir motivado por la presencia de cúmulos mayores en las cercanías, los cuales acabarán por devorar al pequeño.

Propiedades

Los cúmulos tienen un contenido aproximado que van entre 50 a 1000 galaxias, gas caliente emisor de rayos X y gran cantidad de materia oscura. La forma en cómo se distribuyen estos tres componentes es aproximadamente la misma en cada cúmulo. Se estima que poseen una masa total que va desde 1014 a 1015 veces la masa solar. Y en tamaño normalmente tienen un diámetro de 8 Mpc.

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Supercúmulos

Esta  Hipergalaxia es más grande, pero no la mayor. Los grupos, cúmulos y algunas galaxias aisladas pueden formar estructuras mayores juntas: a esta es a la que se llaman supercúmulos. Dichas agrupaciones se comportarían de forma parecida a los cúmulos. La diferencia es que en el supercumulo las partículas elementales que lo constituyen ya no serían galaxias individuales, sino grupos y cúmulos galácticos enteros que se mueven confinados en su colosal campo gravitatorio. Un ejemplo de supercúmulo es el cúmulo de Phoenix.

Supercúmulos

Estructuras a gran escala

Resultan ser las agrupaciones que conforman una Hipergalaxia que son más grandes en el Universo observable. En las escalas más grandes del universo visible, la materia se agrupa en filamentos y extensas paredes o muros rodeadas de vacíos a modo de enormes burbujas huecas con los supercúmulos como nodos. La estructura parece asemejarse a la de una esponja.

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