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Morfología de las Galaxias: un breve resumen

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Podemos estudiar a las galaxias del nuestro universo de distintas maneras. Una buena forma de comenzar su estudio es clasificarlas o catalogarlas según sus caracteristicas más notables. Algunas de estas características más notables pueden ser, por ejemplo, la actividad en la zona central de las galaxias, o bien, estudiando la tasa de formación estelar de dichas galaxias. Estudiar estas caracteristicas es, sin embargo, complicado y requiere de técnicas precisas para hacerlo. No obstante, existen otras maneras más «sencillas» de estudiar a las galaxias. Una de ellas es estudiar la forma, las formas de las galaxias, es decir, la Morfología de las Galaxias.

Aunque hoy en día la morfología de las galaxias se ha «complicado» un poco, la idea básica tras este estudio es observarlas tal cual como se muestran en el cielo, es decir, su proyección. De esta manera, la más simple, la morfología de las galaxias nos indica que hay tres tipos principales de galaxias: las Galaxias Espirales, las Galaxias Elípticas y las Galaxias Irregulares, sin embargo, también nos advierte de la existencia de galaxias similares a las anteriores pero con diferencias clave. Aprende más acerca de la Morfología de las Galaxias a continuación.

Introducción

Hay mucho «contenido» en nuestro universo. O al menos eso es lo que vemos al observar la parte, valga la redundancia, observable del universo. Cometas, asteroides, lunas, planetas, exoplanetas, estrellas, cúmulos de estrellas, galaxias, cúmulos de galaxias, supercúmulos de galaxias y la red cósmica, el tejido que «une» a estas grandes estructuras.

El Campo Ultra Profundo del Hubble muestra un enjambre de cientos de miles de galaxias a millones de años luz de distancia. Ver original aquí. Créditos: NASA, ESA, H. Teplitz and M. Rafelski (IPAC/Caltech), A. Koekemoer (STScI), R. Windhorst (Arizona State University), and Z. Levay (STScI).

En las grandes escalas, se podría decir que la estructura base son las galaxias, las que luego, en agrupaciones, forman las estructuras más grandes del universo. Por esto, estudiarlas y comprenderlas es de suma importancia para comprender la naturaleza del nuestro universo a dichas escalas.

Uno puede estudiar las galaxias de muchas maneras y utilizando distintas técnicas, teóricas/computacionales y observacionales. Sin embargo, estas técnicas son muy rigurosas y avanzadas, por lo que una buena idea para empezar a conocer más de esta parte del universo sería partir por algo más sencillo y visual.

Resulta que cuando observamos el universo con ayuda de los telescopios e instrumentos más avanzados no sólo observamos billones de galaxias repartidas por todos los rincones del cosmos, sino que también miles de millones de galaxias distintas unas con otras. Algunas de ellas «similares» entre sí.

Acá, cuando me refiero a que hay galaxias distintas unas con otras, me refiero a que son distintas en su forma, porque en principio, todas las galaxias son distintas unas con otras. Por ende, cuando digo también que algunas de ellas son similares entre sí, me refiero particularmente a eso, su forma.

A pesar de que puede parecer algo «superficial«, el estudio de las formas, es decir, la morfología de las galaxias nos enseñan muchos de ellas, de su pasado, evolución, y tal vez, su destino.

Morfología de las Galaxias

En muy pocas palabras, y en rasgos generales, podemos identificar 3 distintos tipos de formas de las galaxias: Elípticas, Espirales e Irregulares. Cada una de uno de estos 3 tipos de forma con características distintivas, y cada galaxia, dentro de cada uno de estos tipos, similar a otra galaxia que también se parte dicho tipo.

Morfología de Galaxias Espirales

Probablemente, si buscas la palabra «galaxia» en Google, o en cualquier otro buscador, y te diriges a ver el apartado de imágenes, la mayoría de las imágenes que te mostrará el buscador correspondan a imágenes de galaxias espirales. También, por alguna razón, cuando alguien te dice que pienses en la imagen de una galaxia, probablemente esa imagen sea de una galaxia espiral. Quizá sea porque este tipo de galaxia es «la más distintiva«, a la que estamos acostumbrados, pero en definitiva: no sé el porqué.

Las galaxias espirales, como su nombre lo dice, tienen estructuras que se asemejan a una espiral. Estas estructuras son llamadas Brazos Espirales. Los brazos espirales no están ordenados de cualquier forma en una galaxia de este tipo, estos brazos están «confinados» en una especie de «disco«.

Los brazos espirales de estas galaxias son «diferenciables» porque en ellos podemos encontrar zonas bastante brillantes contrastadas con zonas «relativamente oscuras«. Las zonas brillantes son productos de que ahí es donde se encuentras las estrellas y los cúmulos de estrellas más brillantes: masivas estrellas azules y sus gigantescas versiones evolucionadas, las hipergigantes rojas. A estas zonas también se les suma el brillo del gas caliente e ionizado, energizado por estas estrellas.

Las zonas oscuras de los brazos espirales se muestran de esa forma por las altas concentraciones del polvo y gas frío que, en parte, bloquea la luz de las estrellas, pero además son las regiones responsables de que nuevas estrellas nazcan.

M74, una galaxia «típica». Ver original aquí. Créditos: NASA, ESA & Hubble Heritage.

En la zona más central, las galaxias espirales son muy parecidas entre sus pares. Esta zona de las galaxias espirales es llamada Bulbo, una región de forma esferoidal donde predominan las estrellas más longevas de tal galaxia, de ahí el color amarillento. Además es la zona con mayor densidad de estrellas.

Sin embargo, tras su parentesco se esconde una diferencia apreciable. El tamaño del bulbo en relación al disco, en donde se encuentran los brazos espirales, puede cambiar. En algunos casos puede ser más grande, y en otros más pequeño.

La galaxias espirales son denominadas como galaxias de tipo S (S de Spiral), dependiendo del tamaño del bulbo en relación al disco se denominarán agregando las letras a, b o c. En donde a representa aquellas galaxias con un bulbo más dominante en tamaño, mientras que c a aquellas cuyo bulbo «no predomina».

M81, una galaxia espiral Sa. Ver original aquí. Créditos: Detlef Hartmann.
M51 (a la izquierda), una galaxia espiral Sb. Ver original aquí. Crédito: NASA/Hubble.
NGC 2997, una galaxia espiral Sc. Ver original aquí. Crédito: ESO.

Otras característica un poco más oculta en las galaxias espirales es que alrededor del centro de sus galaxia es común encontrar cúmulos globulares de estrellas compuestos por estrella muy viejas. Estos cúmulos también se distribuyen en una especie de estructura o halo esferoidal.

Morfología de Galaxias Espirales Barradas

Este es un ejemplo que la morfología de galaxias. En algunos casos, es posible observar otras diferencias en las galaxias que presentan brazos espirales más allá del tamaño relativo del bulbo. Más precisamente, en posible encontrar a galaxias espirales con una especie de «barra«, compuesta de estrellas y material interestelar, que ubica atravesando el centro y el bulbo de estas galaxias. Estas galaxias espirales son denominadas de tipo SB. También, dependiendo del tamaño relativo de su bulbo su denominación será SBa, SBb o SBc.

NGC 1300, una galaxia espiral barrada SBa. Ver original aquí. Créditos: Hubble Heritage Team, ESA, NASA.
NGC 1365, una galaxias espiral barrada SBb. Ver original aquí. Créditos: ESA/Hubble & NASA, J. Lee and the PHANGS-HST Team.
NGC 6872, una galaxia espiral barrada SBc. Ver original aquí. Créditos: FORS Team, 8.2-meter VLT Antu, ESO.

Morfología de Galaxias Elípticas

A diferencia de las las galaxias espirales, las galaxias elípticas no presentan, en la mayoría de los casos, estructuras tales como brazos espirales, y tampoco se encuentran «confinadas» en un disco. Más bien, si observáramos una galaxia elíptica y calcásemos su «contorno» en el cielo, ese contorno sería una elipse, de ahí su nombre. Sin embargo, si existe un parentesco entre las galaxias elípticas y el bulbo de las galaxias espirales: ambas son estructuras esferoidales y ambas están constituidas, principalmente, por estrellas viejas y longevas.

Al igual que con las galaxias espirales, podemos encontrar distintas galaxias elípticas en relación a «elipticidad«. Algunas de ellas se muestran circulares en el cielo, mientras otras de ellas son más parecidas a círculos estirados, elipses. A las galaxias elípticas, en general, se les suele denominar por la letra E. Aquellas galaxias elípticas que se muestran muy circulares son denominadas como E0 y aquellas que parecen estar más estiradas se denominan E1, E2, …, E7, donde E7 corresponden a las más estiradas. La dificultad en esta clasificación radica en que nuestra vista de estas galaxias depende mucho desde la ubicación en la que estemos observando. Probablemente, la denominación de estas galaxias cambie si las miramos desde otra parte del universo.

M89, una galaxia elíptica E0. Ver original aquí.
M32, una galaxia elíptica enana E2. Ver original aquí. Créditos: NASA and Thomas M. Brown, Charles W. Bowers, Randy A. Kimble, Allen V. Sweigart (NASA Goddard Space Flight Center) and Henry C. Ferguson (Space Telescope Science Institute)
NGC 4621, una galaxia elíptica E5. Ver original aquí. Créditos: ESA/Hubble & NASA, P. Cote.

Galaxias elípticas las hay de todos los tamaños; algunas muy enanas, más pequeñas que nuestra galaxia, y otras simplemente gigantescas, de las más grandes y masivas que existen en el universo observado.

Otra diferencia entre las galaxias elípticas y las galaxias espirales es que, en la gran mayoría de los casos, las galaxias elípticas no muestran evidencias de contener polvo, y tampoco muestran evidencias de estar formando estrellas. Las razones de esto aún se investigan.

Morfología de Galaxias Lenticulares

Este es otro ejemplo del que la morfología de las galaxias nos advierte. Existe una especie de «puente imaginario» que le da una «continuidad» a la forma de las galaxias y que «une» ambos tipos particularmente distintos de galaxias, las elípticas con las espirales, estas son conocidas como galaxias lenticulares.

Estas galaxias son muy similares a las galaxias elípticas E7, pero algunas de ellas presentas rasgos de discos, estructuras espirales, barra e incluso formación estelar, así como galaxias espirales Sa o SBa. Según una galaxia lenticular tenga barra o no se denominan como S0 o SB0.

NGC 1201, una galaxia lenticular S0. Ver original aquí. Crédito: Carnegie-Irvine Galaxy Survey (CGS).
NGC 2859, una galaxia lenticular SB0. Ver original aquí. Crédito: Donald Pelletier.

Morfología de Galaxias Irregulares

En pocas palabras, cualquier otra galaxia que no entre en alguna de las clasificaciones anteriormente nombradas es una galaxia Irregular. No obstante, este nuevo tipo de galaxias sí comparten algunas características con los otros tipos. Por ejemplo, en general, muchas de las galaxias irregulares pueden ser muy ricas en polvo y gas, y como consecuencia, también poseer formación estelar. Pero esta vez, el polvo y gas no está repartido de una forma determinada, por lo que las zonas de formación estelar pueden encontrarse en distintas zonas dentro de estas galaxias.

Las galaxias irregulares, al igual que las galaxias elípticas, las podemos encontrar en gran variedad de tamaños. Aunque por lo general, no suelen ser más grandes que galaxias del tamaño de nuestra galaxia.

Existen muchos ejemplos de galaxias irregulares, incluso algunos bastante cercanos a nuestra galaxia como las Nubes de Magallanes.

A pesar de que las galaxias irregulares sean “el resto” de las galaxias que no son ni elípticas ni espirales, dentro de ellas también podemos hacer una pequeña diferenciación. En particular, se las suele diferenciar entre galaxias irregulares de tipo I, o simplemente Irr I, y galaxias irregulares de tipo II, o simplemente Irr II.

Las galaxias Irr I tienen cierto parentesco con las galaxias espirales, en el sentido que casi literalmente, estas galaxias parecen galaxias espirales deformadas.

Mientras que las galaxias Irr II, pueden tener cualquier otra forma sin algún tipo de patrón. Sin embargo, en muchas de estas galaxias Irr II, se ha observado características peculiares, como por ejemplo tasas de formación estelar explosivas y apariencia filamentosa. Se piensa que muchas de estas galaxias irregulares son llevadas a este punto a causa de eventos destructivos y violentos.

La Nube Grande de Magallanes, una galaxia irregular Irr I. Ver original aquí.
NGC 1569, una galaxia irregular Irr II. Ver original aquí. Créditos: NASA, ESA, Hubble Heritage (STScI/AURA).

Conclusión y Cierre de Idea

Hace aproximadamente un siglo, el astrónomo Edwin Hubble fue pionero en reconocer todos estos tipos de galaxia y ordenó a estos tipos en lo que hoy se conoce como Secuencia o Diapasón de Hubble. A día de hoy esta secuencia sigue siendo útil para el estudio de las galaxias en el universo.

Secuencia de Hubble. Crédito: Yin Cui, Yongzhou Xiang, Kun Rong, R. Feris and L. Cao, «A spatial-color layout feature for representing galaxy images,» IEEE Winter Conference on Applications of Computer Vision, 2014, pp. 213-219, doi: 10.1109/WACV.2014.6836098.

¿Qué nos dice esta secuencia, aparte de exaltar las diferencias de las formas de las galaxias? ¿Hay algo más fundamental tras este orden? Eso parece ser un tema para otro blog.

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