¿como fue la formacion de las galaxias?
la galaxia del triángulo
Al igual que en la mayoría de las ramas de las ciencias naturales, los astrónomos y cosmólogos siempre quieren saber la respuesta a la pregunta: “¿Cómo llegó a ser así?” ¿Qué hizo que las galaxias y los cúmulos, supercúmulos, vacíos y filamentos de galaxias tuvieran el aspecto que tienen? La existencia de estos grandes filamentos de galaxias y vacíos es un interesante rompecabezas porque tenemos pruebas (que se discutirán en El Big Bang) de que el universo era extremadamente suave incluso unos cientos de miles de años después de formarse. El reto para los teóricos es entender cómo un universo casi sin rasgos se convirtió en el complejo y abultado que vemos hoy. Gracias a nuestras observaciones y a los conocimientos actuales sobre la evolución de las galaxias a lo largo del tiempo cósmico, la materia oscura y la estructura a gran escala, ahora estamos preparados para intentar responder a esa pregunta en algunas de las mayores escalas posibles del universo. Como veremos, la respuesta corta a cómo el universo llegó a ser así es “materia oscura + gravedad + tiempo”.
Ya hemos visto que las galaxias eran más numerosas, pero más pequeñas, más azules y más torpes, en el pasado lejano que en la actualidad, y que las fusiones de galaxias desempeñan un papel importante en su evolución. Al mismo tiempo, hemos observado cuásares y galaxias que emitieron su luz cuando el universo tenía menos de mil millones de años, por lo que sabemos que las grandes condensaciones de materia habían comenzado a formarse al menos en esa época. También vimos en Galaxias activas, cuásares y agujeros negros supermasivos que muchos cuásares se encuentran en el centro de galaxias elípticas. Esto significa que algunas de las primeras grandes concentraciones de materia deben haber evolucionado hasta convertirse en las galaxias elípticas que vemos en el universo actual. Parece probable que los agujeros negros supermasivos de los centros de las galaxias y la distribución esférica de la materia ordinaria a su alrededor se formaran al mismo tiempo y mediante procesos físicos relacionados.
galaxia enana sculptor
Vivimos en un universo lleno de objetos brillantes. En una noche clara se pueden ver miles de estrellas a simple vista. Estas estrellas sólo ocupan una pequeña parte cercana de la Vía Láctea; los telescopios revelan un reino mucho más amplio que brilla con la luz de miles de millones de galaxias. Sin embargo, según nuestra comprensión actual de la cosmología, el universo careció de rasgos y fue oscuro durante un largo período de su historia temprana. Las primeras estrellas no aparecieron hasta quizás 100 millones de años después del Big Bang, y pasaron casi mil millones de años antes de que las galaxias proliferaran en el cosmos. Los astrónomos se han preguntado durante mucho tiempo: ¿Cómo se produjo esta dramática transición de la oscuridad a la luz?
Tras décadas de estudio, los investigadores han dado recientemente grandes pasos para responder a esta pregunta. Utilizando sofisticadas técnicas de simulación por ordenador, los cosmólogos han ideado modelos que muestran cómo las fluctuaciones de densidad sobrantes del Big Bang podrían haber evolucionado hasta convertirse en las primeras estrellas. Además, las observaciones de cuásares lejanos han permitido a los científicos retroceder en el tiempo y vislumbrar los últimos días de la “edad oscura cósmica”.
galaxia irregular
El estudio de la formación y evolución de las galaxias se ocupa de los procesos que formaron un universo heterogéneo a partir de un comienzo homogéneo, la formación de las primeras galaxias, la forma en que las galaxias cambian con el tiempo y los procesos que han generado la variedad de estructuras observadas en las galaxias cercanas. La hipótesis de la formación de galaxias se basa en las teorías de formación de estructuras, como resultado de pequeñas fluctuaciones cuánticas tras el Big Bang. El modelo más sencillo que concuerda en general con los fenómenos observados es el modelo Lambda-CDM, es decir, que la agrupación y la fusión permiten a las galaxias acumular masa, determinando tanto su forma como su estructura.
Diagrama de diapasón de Hubble de la morfología de las galaxiasDebido a la imposibilidad de realizar experimentos en el espacio exterior, la única manera de “probar” las teorías y los modelos de evolución de las galaxias es compararlos con las observaciones. Las explicaciones de cómo se formaron y evolucionaron las galaxias deben ser capaces de predecir las propiedades y los tipos de galaxias observados.
Edwin Hubble creó el primer esquema de clasificación de galaxias conocido como diagrama de diapasón de Hubble. En él se dividen las galaxias en elípticas, espirales normales, espirales barradas (como la Vía Láctea) e irregulares. Estos tipos de galaxias presentan las siguientes propiedades, que pueden explicarse mediante las actuales teorías de evolución de las galaxias:
galaxia elíptica
Tras el Big Bang, el Universo se expandió, se enfrió y acabó permitiendo que los protones y los electrones formaran hidrógeno neutro. Sin embargo, en algún momento de los primeros mil millones de años de la historia cósmica, el Universo se inundó de fotones altamente energéticos que devolvieron al hidrógeno del medio intergaláctico a un estado altamente ionizado. El origen de estos fotones ionizantes sigue sin estar claro, lo que convierte a la reionización cósmica en uno de los grandes enigmas sin resolver del Universo primitivo. Aunque, en principio, una gran cantidad de objetos astronómicos podrían haber contribuido a este proceso, las galaxias con formación estelar suelen ser las principales candidatas, ya que se sabe que existían en gran número en la época en cuestión.
Dado que la luz de algunas de las galaxias más lejanas que conocemos actualmente ha tardado más de diez mil millones de años en llegar a nosotros, podemos aprender más sobre las galaxias de la época de reionización estudiando estos objetos extremadamente débiles y lejanos. Nuestro equipo utiliza las galaxias y los cúmulos de galaxias como lentes gravitacionales para buscar estos objetos, y utiliza modelos numéricos para conocer mejor sus propiedades.