Formaci贸n de las Galaxias: C贸mo nacieron y de qu茅 est谩n hechas

Formaci贸n de las galaxias

Entender el proceso de formaci贸n de las galaxias ha sido uno de los puntos de investigaci贸n m谩s importantes de la astronom铆a desde sus inicios. Han sido muchos los investigadores que han dedicado toda su carrera a este punto espec铆fico.

Como te debes estar imaginando, se han teorizado una cantidad de escenarios sobre la formaci贸n de galaxias y estrellas, pero solo recientemente los cient铆ficos han comenzado a ponerse de acuerdo sobre algunos hechos comprobables.

Los avances de los 煤ltimos a帽os, logrados por los te贸ricos del Big Bang, han logrado dar nuevas luces sobre c贸mo, cu谩ndo y por qu茅 se origin贸 la formaci贸n las primeras galaxias de nuestro universo.

En definitiva, conocer el origen de nuestra galaxia (la que podemos observar m谩s f谩cilmente), es un punto indispensable para comenzar a comprender la din谩mica universal, que tantas opiniones encontradas ha generado a lo largo de nuestra historia.

Si este tema te parece interesante, seguramente disfrutar谩s nuestro art铆culo sobre el origen del universo y la teor铆a del Big Bang.

Formaci贸n de las galaxias

脥ndice

    驴Cu谩ndo fue la formaci贸n de las primeras galaxias?

    Primero que todo, es importante entender que a pesar de su descomunal tama帽o, cuando las comparamos a escala con la talla conocida del universo, las galaxias son un punto diminuto.

    Lo que quiere decir que el universo contiene cientos de miles de galaxias, a la vez que cada galaxia contiene cientos de millones de estrellas, con sus respectivos sistemas (como el nuestro).

    Solo hasta hace unos a帽os se ha comenzado a armar una teor铆a -com煤nmente aceptada- sobre el proceso de formaci贸n de las primeras galaxias, y esto ha ocurrido gracias a los avances en la teor铆a del Big Bang, ya que se ha podido determinar en qu茅 era de la evoluci贸n del universo comenzaron a nacer las primeras galaxias.

    Se estima que el origen de las galaxias fue m谩s temprano de lo que se cre铆a inicialmente, y comenz贸 en la 煤ltima fase conocida del Big Bang, solo unos 600.000 a帽os luego de la primera singularidad espacio-temporal.

    En ese punto del tiempo, el universo a煤n era muy homog茅neo, con una distribuci贸n de la materia similar en cada punto del espacio.聽

    En embargo, las nubes c贸smicas (materia) comenzaron a atraerse entre s铆 debido a la expansi贸n de los campos gravitatorios, formando c煤mulos de materia concentrada en en el espacio.

    De esta forma el universo se convirti贸 en un espacio heterog茅neo, con una distribuci贸n desigual de la densidad de la materia.

    隆La Galaxia observable m谩s antigua!

    A pesar de que se ha determinado que la mayor铆a de las galaxias se formaron durante un par茅ntesis de tiempo relativamente corto (unos 800 millones de a帽os), se han observado algunas m谩s antiguas y otros m谩s j贸venes.

    La observaciones del Hubble y otros supertelescopios han permitido identificar a la m谩s galaxia m谩s antigua hasta el momento.

    En 2009 fue identificada y bautizada como UDFy-38135539, la galaxia m谩s antigua jam谩s observada por telescopios terrestres.

    El rastro de fotones observable de este c煤mulo que -se cree- alberga a m谩s de 1.000 millones de estrellas, posee 13.100 millones de a帽os de edad. Lo que significa que se form贸 solo 500 millones de a帽os despu茅s del Big Bang, justo despu茅s de que se crearan las primeras part铆culas at贸micas.

    驴C贸mo se forman las galaxias?

    La formaci贸n de las galaxias ha sido un misterio durante siglos para la humanidad - y durante d茅cadas para los cient铆ficos modernos-. De hecho, a煤n existe cierto desacuerdo sobre la forma exacta en que comenz贸 el nacimiento de las primeras galaxias.

    Lo cierto es que se ha llegado a un consenso al determinar que las galaxias fueron creadas a partir de los c煤mulos de gases de nubes c贸smicas, tan pronto el universo comenz贸 a enfriarse luego del Big Bang.

    Sin embargo, a pesar de que la mayor铆a de las galaxias conocidas se formaron -m谩s o menos- al mismo tiempo, no son est谩ticas.聽

    Todos los cuerpos c贸smicos evolucionan con el paso del tiempo; mutan y se mueven, y esa din谩mica se ha convertido en un campo de debate interesante para la astronom铆a.

    Adem谩s, estas teor铆as explicar铆an tambi茅n qu茅 condiciones y qu茅 parte del proceso de formaci贸n define los tipos de galaxia que se forman en cada singularidad.

    En resumidas cuentas, existen principalmente dos teor铆as aceptadas que podr铆an explicar la formaci贸n de galaxias y estrellas.聽

    Modelo #1 - Los c煤mulos gal谩cticos

    La teor铆a m谩s ampliamente aceptada por la comunidad cient铆fica.

    Supone que la formaci贸n de galaxias y los cuerpos que contienen, fueron el resultado directo del colapso de los c煤mulos de masa c贸smica, atra铆das entre s铆 como consecuencia de las fluctuaciones primordiales de densidad en masa en el universo.

    Estos cambios en la distribuci贸n de la densidad provocaron que la materia existente en esa etapa: acumulaciones de gases c贸smicos, fueran atra铆das entre s铆 hasta formar Superc煤mulos de masa en regiones particulares del universo.

    Las diferentes concentraciones de materia dentro de cada 谩rea de c煤mulo, dio paso a la formaci贸n de cuerpos m谩s complejos (y m谩s compactos) que se organizan jer谩rquicamente en: c煤mulos gal谩cticos, galaxias, c煤mulos estelares y estrellas.

    Este modelo explicar铆a a la perfecci贸n el porqu茅 de la distribuci贸n de las galaxias en c煤mulos concentrados y no simplemente repartidas en todo el espacio del universo conocido de forma 鈥渞egular鈥.

    Modelo #2 - Las protogalaxias

    Las protogalaxias o 鈥済alaxias primitivas鈥, como tambi茅n se les conoce, corresponden a las primeras formaciones de materia c贸smica luego del periodo del enfriamiento del Big Bang.

    Algunas teor铆as sobre el origen de las galaxias supone que los c煤mulos de galaxias observables en la actualidad se crearon como consecuencia del colapso de protogalaxias masivas unos 500 millones de a帽os luego del Big Bang.

    Sin embargo, esta teor铆a ha sufrido algunos reversos recientemente, ya que observaciones modernas han identificado galaxias realmente antiguas (formadas solamente 500 millones de a帽os luego del Big Bang), lo que dejar铆a un margen de tiempo muy corto para que fuera posible la formaci贸n y colapso de las protogalaxias.

    驴Qu茅 tipos de galaxias existen?

    El motivo que define qu茅 tipo de galaxia se forma sigue siendo un misterio y seguramente permanecer谩 as铆 hasta que logremos descifrar por completo el origen de las galaxias

    Lo cierto es que las investigaciones y observaciones logradas desde la segunda mitad del siglo XX, gracias a poderosos supertelescopios nos han permitido identificar los diferentes tipos de galaxias que existen (o al menos que nosotros conocemos hasta el momento).

    Galaxias Espirales

    formaci贸n de galaxias

    Las galaxias espirales, como la nuestra (la v铆a l谩ctea) son las m谩s comunes, y tambi茅n las m谩s conocidas. De hecho, su forma corresponde a la gr谩fica que una galaxia que podemos ver com煤nmente en todos lados.

    Se cree que la formaci贸n de los tipos de galaxias espirales correspondi贸 al colapso de las formaciones gaseosas de forma abrupta y no gradual.

    En la primera etapa de su nacimiento se aglomera un c煤mulo de materia super denso, que corresponde al n煤cleo de la galaxia, generalmente formado por una concentraci贸n de estrellas viejas, en torno a cuyo campo gravitacional gira el resto de la masa galactica.

    Posteriormente se formar铆an los discos, que est谩n constituido por estrellas menos densas, planetas, asteroides y cuerpos de nubes c贸smicas.聽

    Tambi茅n se cree que parte de la materia que compone el halo gal谩ctico est谩 formado por los restos de 鈥galaxias enanas鈥 que orbitan a una galaxia superior y colapsan, fusion谩ndose en el cuerpo de la m谩s grande.

    Esta teor铆a surge a ra铆z del descubrimiento de una peque帽a galaxia que orbita en torno a nuestra v铆a l谩ctea y que podr铆a estar siendo lentamente 鈥渄evorada鈥 por la nuestra, hasta incorporar completamente.

    Las galaxias espirales se caracterizan por:

    • Poseen un disco de formaci贸n con extensi贸n plana
    • Sus 鈥渂razos鈥 est谩n formados principalmente por polvo interestelar y estrellas j贸venes
    • Su n煤cleo o bulbo est谩 formado por grandes grupos de estrellas antiguas de baja metalicidad.
    • Se piensa que la mayor铆a de las galaxias espirales contienen un agujero negro en el centro del bulbo.

    Las galaxias el铆pticas聽

    galaxia el铆ptica

    Las observaciones recientes del Hubble, sugieren que la mayor铆a de las galaxias el铆pticas se han formado a partir de la colisi贸n y fusi贸n masiva de m煤ltiples galaxias, variando enormemente en tama帽o, constituci贸n y brillosidad entre s铆.

    A pesar de eso, se ha observado que las galaxias el铆pticas gigantes (las m谩s grandes en el universo observable hasta ahora), est谩n compuestas en su mayor铆a por estrellas antiguas con baja concentraci贸n de metalicidad.

    En algunas de estas galaxias, sin embargo, se han podido observar estrellas m谩s j贸venes y peque帽as, pero esto podr铆a ser producto de la colisi贸n con otras galaxias.聽

    Otra caracter铆stica f铆sica muy com煤n de este tipo de galaxia es la baja acumulaci贸n gases c贸smicos, probablemente agotados por la formaci贸n de nuevas estrellas y planetas.

    Existen dos tipos de galaxias el铆pticas seg煤n la distribuci贸n de su masa en el espacio:

    Las galaxias el铆pticas cuadradas, que generalmente corresponden a las galaxias masivas.

    Estas muestran un movimiento err谩tico entre sus grupos de estrellas, sin ning煤n patr贸n definido entre s铆.

    Las galaxias cuadradas tampoco parecen mostrar mayor concentraci贸n de luz en su n煤cleo, como ocurre con otros tipos de galaxia, como las espirales.

    El segundo grupo corresponde a las galaxias el铆pticas discoidales, que muestran tener una disposici贸n m谩s organizada y se mueven a velocidades mucho mayores a trav茅s del espacio.

    Estas galaxias est谩n compuestas por estrellas m谩s j贸venes y peque帽as. Adem谩s, muestran niveles de luminosidad muy superior en su n煤cleo, pero no demasiado.

    驴De qu茅 est谩n formadas las estrellas?

    La formaci贸n de estrellas no solamente se refiere al origen de las estrellas. Investigadores de la astronom铆a y astrof铆sica tambi茅n han discutido ampliamente sobre la composici贸n de las estrellas.

    Es decir, 驴De qu茅 est谩n compuestas las estrellas?

    Las estrellas est谩n formadas principalmente por gases como Hidr贸geno y Helio, y en menor medida por otros elementos como ox铆geno, nitr贸geno, litio, hierro y carbono.

    Las estrellas est谩n formadas por diversos componentes qu铆micos, cuya variedad y concentraci贸n var铆a fuertemente de una estrella a otra, es por eso que existen diferentes tipos de estrellas: Supergigantes, gigantes, subgigantes, enanas, enanas blancas, etc.

    La distribuci贸n de la composici贸n de las estrellas var铆a de acuerdo a su edad, lo que a su vez hace variar su tama帽o, color, luminosidad y clasificaci贸n en nuestra escala.

    La primera tesis sobre la composici贸n de los cuerpos celestes del espacio fue propuesta a principios del siglo XX por Cecilia Payne-Gaposchkin.

    La composici贸n de las estrellas seg煤n Cecilia Payne-Gaposchkin

    Resulta impresionante pensar en la exactitud de las conclusiones propuestas en la tesis doctoral de Cecilia Payne, si consideramos las herramientas de investigaci贸n disponibles en el a帽o 1925.

    Como dato curioso, Cecilia fue la primera persona (hombre o mujer) en obtener el t铆tulo de doctorado en Astrof铆sica en la Universidad de Harvard.聽

    En su tesis suger铆a que las estrellas est谩n conformadas mayormente de hidr贸geno, un descubrimiento que en el momento fue revolucionario para la comunidad de astr贸nomos a nivel mundial.

    Su estudio funcion贸 como piedra angular para que posteriores investigadores complementaran la tesis, descubriendo nuevos elementos en la composici贸n estelar.

    驴Qu茅 pasa cuando a una estrella se le agota el hidr贸geno?

    Las estrellas, como todo en el universo, no son eternas aunque lo parezcan.聽

    Se cree que la edad promedio de una estrella como nuestro sol ronda los 10.000 millones de a帽os. Actualmente nuestro sol ha consumido, m谩s o menos, la mitad de su vida 煤til, por lo que algunos te贸ricos estiman que le quedan entre 5.000 y 7.000 millones de a帽os antes de colapsar.

    Ya que su energ铆a y luminosidad surgen de las fusiones nucleares entre los n煤cleos de hidr贸geno para formar part铆culas de helio, su vida 煤til es limitada y depende de la carga de hidr贸geno en su composici贸n, es decir, de su combustible.

    Cuando la concentraci贸n de hidr贸geno baja demasiado en una estrella, las fusiones en su superficie dejan de suceder, evitando que se libere la energ铆a concentrada.

    El exceso de presi贸n ocasionado por las part铆culas de hidr贸geno sin liberar causan un aumento en la masa de la estrella, convirti茅ndola en una gigante roja.聽

    Cuando finalmente se agotan los procesos de fusi贸n en la superficie, la presi贸n sobre el n煤cleo de la estrella se vuelve excesivo, haciendo que se contraiga hasta implosionar debido a compresi贸n de su masa, luego de eso comenzar谩 un proceso de enfriamiento que durar谩 otro par de miles de a帽os, hasta convertirse en una enana blanca, una estrella muerta.

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