Estructuras a gran escala en el universo
Nuestra propia galaxia: La Vía Láctea
La galaxia en la que habitamos es un conjunto de unos doscientos
mil millones de estrellas más una gran cantidad de gas y polvo que tiene forma
de espiral y en la que se distinguen tres componentes básicos: un disco,
en el que reside el Sistema Solar, un bulbo central y un
halo
que rodea a la galaxia entera
| Bulbo. Es un esferoide achatado de unas
dimensiones aproximadas de 1 kpc por 6 kpc (kpc = kiloparsec = 1000
parsec = 3260 años luz) densamente poblado por estrellas de población II
-estrellas viejas de color rojizo correspondientes a las primera
generaciones de estrellas formadas en la galaxia y pobres en metales,
recordando que en astrofísica un metal es cualquier elemento químico
distinto del hidrógeno y el helio- y en el que existe probablemente un
agujero negro de varios millones de masas solares.
Disco. Destacan cuatro brazos espirales de
300 pc de espesor y unos 30 kpc de diámetro que contienen básicamente
estrellas de población I - jóvenes (entre 1 millón y 10 millones de años
de edad), azuladas y de elevada metalicidad - y una componente difusa de
gas y polvo. Todo este material (estrellas, gas y polvo) gira alrededor
del centro galáctico a unas velocidades del orden de 200-300 km/s, pero
no así los brazos espirales que en realidad no son más que ondas de
choque de densidad (al estílo de un estampido sónico) que recorren el
disco galáctico a una velocidad de unos 30 km/s.
Halo. Originalmente el término fue usado
para describir la región esférica que rodea al disco a través de la que
se mueven los cúmulos globulares (grupos de 10,000 a 1,000,000 de
estrellas de población II ) y algunas estrellas individuales. Más
recientemente se incluye una región mucho mayor dominada por la
influencia gravitacional de la materia oscura,
que se piensa envuelve toda la galaxia. La parte brillante del halo
tiene un radio del mismo tamaño aproximado que el del disco, unos 30 kpc.
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Estructura
de una galaxia espiral típica ©Antares
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Parece
ser que la galaxia espira M83 tiene forma y tamaño
similares a la de la Vía Láctea
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Una
vista de la Vía Láctea desde el hemisferio sur hacia
el centro de nuestra galaxia
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Clasificación de las galaxias
| La
clasificación de las galaxias debida a Hubble
(1925) permanece aún hoy en día como las más
popular. Dentro de esta clasificación existen dos categorías
principales: espirales y elípticas. Pero además se
distinguen otros dos tipos: lenticulares e irregulares.
La imagen de la derecha muestra esta clasificación y sus
diferentes subtipos. |
Morfología
de las galaxias según el esquema de Hubble. ©Antares
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Espirales
Se dividen en diferentes subtipos según su
forma y tamaño relativo del bulbo. Básicamente existen
espirales ordinarias y barradas. Se caracterizan por la presencia de
gran cantidad de gas en el disco, lo que significa una alta formación
de estrellas y que están formadas principalmente por estrellas
jóvenes de población I. Se suelen encontrar en zonas de
baja densidad galáctica.
M100, una espiral ordinaria
y NGC1365, una espiral barrada
Elípticas
Clasificadas según su grado de elipticidad, se
suelen encontrar desde esféricas (tipo E0) hasta muy achatadas
(tipo E7). Presentan una luminosidad uniforme y tienen la misma
apariencia que un bulbo sin disco de una galaxia espiral. Las
estrellas que las forman son viejas de población II y no
contienen prácticamente gas. Suelen ser encontradas en zonas
de alta densidad galáctica, principalmente en el centro de los
cúmulos
ricos.
La
galaxia elíptica gigante M87
Lenticulares
A pesar de poseer un bulbo y un disco, no presentan
brazos espirales. Hay poca o ninguna cantidad de gas y por tanto las
estrellas son viejas
Galaxia
sombrero NGC4549
Irregulares
Son pequeñas galaxias sin bulbo y con una
forma mal definida. Las Nubes de Magallanes son el prototipo de este
tipo de galaxias.
Gran Nube de Magallanes
Grupos y
cúmulos de galaxias
Las galaxias se encuentran casi siempre en
grupos o largas aglomeraciones denominadas cúmulos. El
Grupo Local consiste en nuestra propia galaxia, M31
(Andrómeda) y varias galaxias satélites pequeñas
entre las que se encuentran las Nubes de Magallanes.
Formax
es un pequeño cúmulo de galaxias espirales y elípticas
cerca del grupo local.
Cúmulos regulares. Poseen un núcleo
central y una estructura esférica bien definida. Son
clasificados según su riqueza, esto es, el número
de galaxias dentro de un radio de 1,5 Mpc
del centro (radio de Abell). Típicamente tienen tamaños
del orden 1-10 Mpc y masas del orden de ~ 1014-1016
masas solares. El cúmulo de Coma (ver imagen a continuación)
por ejemplo es un cúmulo muy rico con miles de galaxias
elípticas dentro del radio de Abell.
Región
central del cúmulo de Coma, una de las regiones más
densamente pobladas a estas escalas.
Cúmulos irregulares. No tienen un
centro bien definido, son del mismo orden de tamaño que los
regulares pero mucho más pobres en masa (~ 1012-1014
masas solares). Es cúmulo de Virgo es el ejemplo más
cercano de este tipo.
Cúmulo de Virgo, el cúmulo de
galaxias irregular más cercano.
Estructuras a gran escala
Supercúmulos. Consisten habitualmente
en cadenas de poco más de una decena de cúmulos.
Nuestro propio Supercúmulo Local está centrado en Virgo
y es relativamente pobre, con un radio de unos 15 Mpc. Los mayores
supercúmulos, como el asociado con Coma, pueden extenderse
sobre unos 100 Mpc de distancia.
Vacíos, estructuras laminares y filamentos.
Los surveys de galaxias
de desplazamientos al rojo elevados
revelan una estructura de pompas de jabón, metafóricamente
hablando, con las galaxias básicamente confinadas en
estructuras laminares y filamentosas. Los vacíos son la
característica observable dominante (ocupando el 90% del
espacio) con diámetros típicos de unos 25 Mpc y
llegando a monstruos del tipo del vacío de Bootes con un
diámetro de algo más de 120 Mpc. También
destacan estructuras laminares como la "Gran Muralla" con
unas dimensiones del orden de unos 100 Mpc.
El surveyde galaxias CfA muestra la
estructura a gran escala hasta distancias del orden de 150 Mpc, esto
es un 2% de la distancia hasta el borde del universo observable.
Nosotros estaríamos situados en el centro y la zona donde no
hay galaxias representadas corresponde principalmente a la proyección
del plano de la Vía Láctea. La posición de las
galaxias están representadas por puntos blancos y las enormes
estructuras filamentosas y laminares son tan evidentes como los
vacíos entre ellas a modos de pompas de jabón.
Muestras de campo profundo
Desde la puesta en funcionamiento
del telescopio espacial Hubble, disponemos cada vez de más
imágenes de galaxias extremadamente lejanas que muestran cómo
eran sólo un par de eones (miles de millones de años)
después de la Gran Explosión.
Una de los misterios más interesantes que han revelado estas
imágenes es que las galaxias parecen haberse formado antes de
lo predicho en la mayoría de los modelos
de formación.
Imagen de campo profundo de agrupaciones de
galaxia tomada por el telescopio espacial Hubble (se puede ver una
animación aquí
)
Práctica recomendada en el Observatorio
Virtual
Morfología de galaxias en el
cúmulo de Virgo: Utilizando las posibilidades de óptica
adaptativa del nuevo telescopio de 10 metros, estudiaremos las
galaxias del cúmulo de Virgo para determiar su clasificación
morfológica según el esquema de Hubble.
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Copyright 1996-2006
Pedro
J. Hernández
