habiendo establecido la existencia de otras galaxias, Hubble y otros comenzaron a observarlas más de cerca, observando sus formas, su contenido y tantas otras propiedades como pudieran medir., Esta era una tarea desalentadora en la década de 1920 cuando la obtención de una sola fotografía o espectro de una galaxia podía tomar una noche completa de observación incansable. Hoy en día, telescopios más grandes y detectores electrónicos han hecho esta tarea menos difícil, aunque observar las galaxias más distantes (las que nos muestran el universo en sus primeras fases) todavía requiere un esfuerzo enorme.

el primer paso para tratar de entender un nuevo tipo de objeto es a menudo simplemente describirlo. Recuerde, el primer paso para entender los espectros estelares fue simplemente ordenarlos de acuerdo a su apariencia (ver Análisis de la luz estelar)., Resulta que las galaxias más grandes y luminosas vienen en una de dos formas básicas: o son más planas y tienen brazos espirales, como nuestra propia galaxia, o parecen ser elípticas (en forma de dirigible o cigarro). Muchas galaxias más pequeñas, por el contrario, tienen una forma irregular.

galaxias espirales

nuestra propia galaxia y la galaxia de Andrómeda son típicas galaxias espirales grandes. Consisten en una protuberancia central, un halo, un disco y brazos espirales. El material interestelar generalmente se extiende a través de los discos de las galaxias espirales., Las nebulosas de emisión brillantes y las estrellas jóvenes calientes están presentes, especialmente en los brazos espirales, lo que demuestra que todavía se está produciendo una nueva formación estelar. Los discos son a menudo polvorientos, lo que es especialmente notable en aquellos sistemas que vemos casi edge on (figura).

la Figura 1: las Galaxias Espirales. (a) los brazos espirales de M100, que se muestran aquí, son más azules que el resto de la galaxia, lo que indica estrellas jóvenes de gran masa y regiones de formación estelar., (B) vemos esta galaxia espiral, NGC 4565, casi exactamente al borde, y desde este ángulo, Podemos ver el polvo en el plano de la galaxia; parece oscuro porque absorbe la luz de las estrellas en la galaxia. (crédito a: modificación del trabajo de Hubble Legacy Archive, NASA, ESA y Judy Schmidt; crédito b: modificación del trabajo de «Jschulman555″/ Wikimedia)

en las galaxias que vemos de frente, Las estrellas brillantes y las nebulosas de emisión hacen que los brazos de las espirales destaquen como los de un molinete el cuatro de julio., Los cúmulos estelares abiertos se pueden ver en los brazos de espirales más cercanas, y los cúmulos globulares son a menudo visibles en sus halos. Las galaxias espirales contienen una mezcla de estrellas jóvenes y viejas, al igual que la Vía Láctea. Todas las espirales giran, y la dirección de su giro es tal que los brazos parecen seguir la estela de un barco.

aproximadamente dos tercios de las galaxias espirales cercanas tienen barras de estrellas cuadradas o en forma de maní corriendo a través de sus centros (Figura 2). Mostrando una gran originalidad, los astrónomos llaman a estas galaxias espirales Barradas.,

Figura 2: Galaxia Espiral Barrada. NGC 1300, que se muestra aquí, es una galaxia espiral barrada. Tenga en cuenta que los brazos espirales comienzan en los extremos de la barra. (crédito: NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA))

como señalamos en el capítulo de la Vía Láctea, nuestra galaxia también tiene una barra modesta. Los brazos espirales generalmente comienzan desde los extremos de la barra. El hecho de que las barras sean tan comunes sugiere que son de larga vida; puede ser que la mayoría de las galaxias espirales formen una barra en algún momento durante su evolución.,

en galaxias espirales Barradas y no Barradas, observamos una gama de diferentes formas. En un extremo, el bulbo central es grande y luminoso, los brazos son débiles y fuertemente enrollados, y las nebulosas de emisión brillantes y las estrellas supergigantes son discretas. Hubble, que desarrolló un sistema de clasificación de galaxias por forma, dio a estas galaxias la designación Sa. Las galaxias en este extremo pueden no tener una estructura de brazo espiral clara, lo que resulta en una apariencia similar a una lente (a veces se las conoce como galaxias lenticulares)., Estas galaxias parecen compartir tantas propiedades con galaxias elípticas como lo hacen con galaxias espirales

en el otro extremo, el bulbo central es pequeño y los brazos están sueltos. En estas galaxias Sc, Las estrellas luminosas y las nebulosas de emisión son muy prominentes. Nuestra galaxia y la galaxia de Andrómeda son ambas intermedias entre los dos extremos. Las fotografías de galaxias espirales, ilustrando los diferentes tipos, se muestran en la Figura 3, junto con galaxias elípticas para la comparación.

Figura 3: Clasificación de galaxias del Hubble., Esta figura muestra la clasificación original de galaxias de Edwin Hubble. Las galaxias elípticas están a la izquierda. A la derecha, se pueden ver las formas Espirales básicas ilustradas, junto con imágenes de Espirales con barras y sin barras reales. (crédito: modificación del trabajo de la NASA, ESA)

las partes luminosas de las galaxias espirales parecen variar en diámetro de unos 20.000 a más de 100.000 años luz. Estudios recientes han encontrado que probablemente hay una gran cantidad de material galáctico que se extiende mucho más allá del borde aparente de las galaxias., Este material parece ser un gas delgado y frío que es difícil de detectar en la mayoría de las observaciones.

a partir de los datos observacionales disponibles, se estima que las masas de las porciones visibles de las galaxias espirales oscilan entre 1 mil millones y 1 billón de soles (109 a 1012msun). Las luminosidades Totales de la mayoría de las espirales caen en el rango de 100 millones a 100 mil millones de veces la luminosidad de nuestro Sol (108 a 1011LSun). Nuestra galaxia y M31 son relativamente grandes y masivas, como las espirales., También hay considerable materia oscura en y alrededor de las galaxias, al igual que la hay en la Vía Láctea; deducimos su presencia de la velocidad con la que las estrellas en las partes externas de la galaxia se mueven en sus órbitas.

galaxias elípticas

las galaxias elípticas consisten casi en su totalidad de estrellas viejas y tienen formas que son esferas o elipsoides (esferas algo aplastadas) (Figura 4). No contienen rastros de brazos espirales. Su luz está dominada por Estrellas rojizas más antiguas(Las estrellas de la población II discutidas en la Vía Láctea)., En las elípticas cercanas más grandes, se pueden identificar muchos cúmulos globulares. Las nebulosas de polvo y emisión no son visibles en las galaxias elípticas, pero muchas contienen una pequeña cantidad de materia interestelar.

Figura 4: Galaxias Elípticas. a) ESO 325-G004 es una galaxia elíptica gigante. Otras galaxias elípticas se pueden ver alrededor de los bordes de esta imagen. (b) esta galaxia elíptica probablemente se originó a partir de la colisión de dos galaxias espirales., (crédito a: modificación del trabajo de la NASA, la ESA y el equipo del Patrimonio del Hubble (STScI/AURA); crédito B: modificación del trabajo de la ESA/Hubble, la NASA)

las galaxias elípticas muestran varios grados de aplanamiento, que van desde sistemas que son aproximadamente esféricos hasta aquellos que se acercan a la planitud de las espirales. Las raras elípticas gigantes (por ejemplo, ESO 325-G004 en la Figura 4) alcanzan luminosidades de 1011LSun. La masa en una elíptica gigante puede ser tan grande como 1013MSun., Los diámetros de estas grandes galaxias se extienden a lo largo de varios cientos de miles de años luz y son considerablemente más grandes que las espirales más grandes. Aunque las estrellas individuales orbitan el Centro de una galaxia elíptica, Las órbitas no están todas en la misma dirección, como ocurre en las espirales. Por lo tanto, las elípticas no parecen rotar de manera sistemática, lo que dificulta estimar cuánta materia oscura contienen.

encontramos que las galaxias elípticas van desde los gigantes, que acabamos de describir, hasta las enanas, que pueden ser el tipo de galaxia más común., Las elípticas enanas (a veces llamadas esferoidales enanas) escaparon a nuestra atención durante mucho tiempo porque son muy débiles y difíciles de ver. Un ejemplo de una elíptica enana es la galaxia esferoidal Enana Leo I que se muestra en la Figura 5. La luminosidad de esta enana típica es casi igual a la de los cúmulos globulares más brillantes.

intermedios entre las galaxias elípticas gigantes y enanas son sistemas como M32 y M110, los dos compañeros de la galaxia de Andrómeda. Aunque a menudo se les conoce como elípticas enanas, estas galaxias son significativamente más grandes que galaxias como Leo I.,

Figura 5: Galaxia Elíptica Enana. M32, una galaxia elíptica enana y una de las compañeras de la gigante galaxia Andrómeda M31. M32 es una enana para los estándares galácticos, ya que tiene solo 2400 años luz de diámetro. (crédito: NOAO/AURA/NSF)

galaxias irregulares

el Hubble clasificó galaxias que no tienen las formas regulares asociadas con las categorías que acabamos de describir en el cajón de mecanismos de una galaxia irregular, y continuamos usando su término., Típicamente, las galaxias irregulares tienen masas y luminosidades más bajas que las galaxias espirales. Las galaxias irregulares a menudo aparecen desorganizadas, y muchas están experimentando una actividad de formación estelar relativamente intensa. Contienen estrellas de población joven I y estrellas de población vieja II.

las dos galaxias irregulares más conocidas son la Gran Nube de Magallanes y la Pequeña Nube de Magallanes (Figura 6), que se encuentran a una distancia de poco más de 160.000 años luz de distancia y se encuentran entre nuestros vecinos extragalácticos más cercanos., Sus nombres reflejan el hecho de que Fernando de Magallanes y su tripulación, haciendo su viaje alrededor del mundo, fueron los primeros viajeros europeos en notarlos. Aunque no son visibles desde los Estados Unidos y Europa, estos dos sistemas son prominentes desde el hemisferio sur, donde se ven como nubes tenues en el cielo nocturno. Dado que solo están a una décima parte de la distancia de la galaxia de Andrómeda, presentan una excelente oportunidad para que los astrónomos estudien nebulosas, cúmulos estelares, estrellas variables y otros objetos clave en el entorno de otra galaxia., Por ejemplo, la Gran Nube de Magallanes contiene el complejo 30 Doradus (también conocido como la Nebulosa Tarántula), uno de los grupos más grandes y luminosos de estrellas supergigantes conocidos en cualquier galaxia.

Figura 6: telescopio de 4 metros en el Observatorio Interamericano Cerro Tololo recortado contra el cielo austral. La Vía Láctea se ve a la derecha de la cúpula, y las grandes y pequeñas nubes de Magallanes se ven a la izquierda., (crédito: Roger Smith/NOAO/AURA/NSF)

la Pequeña Nube de Magallanes es considerablemente menos masiva que la Gran Nube de Magallanes, y es seis veces más larga que ancha. Este estrecho mechón de material apunta directamente hacia nuestra galaxia como una flecha. La Pequeña Nube de Magallanes probablemente se contorsionó en su forma actual a través de interacciones gravitacionales con la Vía Láctea., Un gran rastro de escombros de esta interacción entre la Vía Láctea y la Pequeña Nube de Magallanes se ha esparcido por el cielo y se ve como una serie de nubes de gas que se mueven a una velocidad anormalmente alta, conocida como la corriente de Magallanes. Veremos que este tipo de interacción entre galaxias ayudará a explicar las formas irregulares de toda esta categoría de galaxias pequeñas,

evolución de galaxias

animados por el éxito del diagrama H-R para Estrellas (ver Análisis de la luz estelar), los astrónomos que estudian las galaxias esperaban encontrar algún tipo de esquema comparable, donde las diferencias en apariencia podrían estar vinculadas a diferentes etapas evolutivas en la vida de las galaxias. ¿No sería bueno si cada galaxia elíptica evolucionara en una espiral, por ejemplo, al igual que cada estrella de la secuencia principal evoluciona en una gigante roja? Varias ideas simples de este tipo fueron probadas, algunas por el propio Hubble, pero ninguna resistió la prueba del tiempo (y la observación).,

debido a que no se pudo encontrar un esquema simple para evolucionar un tipo de galaxia en otra, los astrónomos tendieron al punto de vista opuesto. Durante un tiempo, la mayoría de los astrónomos pensaron que todas las galaxias se formaron muy temprano en la historia del universo y que las diferencias entre ellas tenían que ver con la tasa de formación de estrellas. Las elípticas eran aquellas galaxias en las que toda la materia interestelar se convertía rápidamente en estrellas. Las espirales eran galaxias en las que la formación estelar ocurría lentamente durante toda la vida de la galaxia. Esta idea resultó ser demasiado simple.,

hoy en día, entendemos que al menos algunas galaxias han cambiado de tipo durante los miles de millones de años desde que comenzó el universo. Como veremos en capítulos posteriores, las colisiones y fusiones entre galaxias pueden cambiar dramáticamente las galaxias espirales en galaxias elípticas. Incluso Espirales aisladas (sin galaxias vecinas a la vista) pueden cambiar su apariencia con el tiempo. A medida que consumen su gas, la velocidad de formación estelar se ralentizará, y los brazos espirales se volverán gradualmente menos visibles., Por lo tanto, durante largos períodos, las espirales comienzan a parecerse más a las galaxias en el Centro de la Figura 3 (a las que los astrónomos se refieren como tipos S0).

en las últimas décadas, el estudio de cómo evolucionan las galaxias a lo largo de la vida del universo se ha convertido en uno de los campos más activos de la investigación astronómica. Discutiremos la evolución de las galaxias con más detalle en la evolución y distribución de las galaxias, pero primero veamos con un poco más de detalle cómo son las diferentes galaxias.,

Glosario

galaxia elíptica: una galaxia cuya forma es una elipse y que no contiene material interestelar visible

galaxia irregular: una galaxia sin ninguna simetría o patrón claro; ni una espiral ni una galaxia elíptica

galaxia espiral: una galaxia aplanada y giratoria con brazos en forma de molinete de material interestelar y estrellas jóvenes,