Las galaxias son inmensos conjuntos de estrellas, gas, polvo y materia oscura, unidos por la gravedad. Una galaxia típica contiene entre 10⁷ y 10¹² estrellas. Nuestra Vía Láctea tiene alrededor de 200 mil millones de estrellas y se extiende por casi 100,000 años luz.
Una galaxia no es un conjunto homogéneo. Está compuesta por varios componentes dinámicos:
N.B.:
La materia oscura nunca ha sido observada directamente. Su presencia se deduce de sus efectos gravitacionales en la dinámica de las galaxias y los cúmulos. Partículas hipotéticas como las WIMPs podrían ser sus componentes.
La clasificación de las galaxias, propuesta en 1926 por Edwin Hubble (1889-1953), se basa en su morfología observada:
| Tipo | Características principales | Formación estelar | Comentario |
|---|---|---|---|
| Elíptica (E) | Estructura esferoidal, poco gas y polvo | Baja o nula | Resultado probable de fusiones antiguas |
| Espiral (S) | Disco aplanado con brazos espirales y bulbo central | Activa en los brazos | Nuestra Vía Láctea pertenece a esta categoría |
| Irregular (Irr) | Forma caótica, desordenada | Variable | A menudo resultado de interacciones gravitacionales |
Fuente: NASA/IPAC Extragalactic Database y ESA Hubble Science - Galaxies.
Las estrellas no están distribuidas al azar en el universo. Se agrupan en vastos conjuntos llamados galaxias, verdaderas comunidades estelares unidas por la gravedad. Esta organización no es casual, sino el resultado directo de las leyes físicas fundamentales que rigen la estructura cósmica.
Desde los primeros instantes del universo, pequeñas fluctuaciones de densidad en el gas primordial crearon regiones ligeramente más masivas que su entorno. Estas sobredensidades comenzaron a atraer la materia circundante bajo el efecto de la gravedad. Al ser esta interacción siempre atractiva, amplifica las agrupaciones con el tiempo: las zonas más densas se vuelven aún más densas. Así es como primero se forman los halos de materia oscura, seguidos de nubes de gas que colapsan para dar origen a las estrellas.
Las estrellas recién formadas permanecen atrapadas en este pozo gravitacional colectivo. Sus velocidades orbitales, de varios cientos de km/s, no son suficientes para expulsarlas del sistema: continúan girando juntas alrededor del centro de la galaxia, como abejas alrededor de una colmena cósmica.
Cada estrella es atraída por todas las demás, pero el movimiento global de rotación evita un colapso completo. Este equilibrio entre la atracción gravitacional y la energía cinética es análogo al de un sistema planetario: los planetas del Sistema Solar permanecen unidos al Sol por la misma lógica, a una escala menor.
La velocidad orbital promedio \(v(r)\) de una estrella depende de la masa \(M(r)\) contenida dentro de su órbita según la relación newtoniana \(v(r) = \sqrt{GM(r)/r}\). En una galaxia, la masa total incluye no solo las estrellas visibles, sino también la materia oscura invisible, lo que explica por qué las velocidades observadas siguen siendo altas incluso en las regiones periféricas.
Vivir en una comunidad galáctica favorece la formación, evolución y muerte de las estrellas. Las nubes de gas interestelar se enriquecen constantemente con supernovas que liberan elementos pesados al medio. Estos materiales reciclados luego sirven para formar nuevas generaciones de estrellas y planetas.
Así, las galaxias funcionan como ecosistemas cósmicos donde la materia circula, se transforma y se renueva continuamente. Una estrella aislada, sin aporte externo de materia, no podría contribuir a este ciclo galáctico.
Las galaxias mismas no están aisladas: viven en cúmulos o grupos de galaxias, sujetos a la misma dinámica de atracción gravitacional. Cuando pasan cerca una de la otra, sus campos gravitacionales se perturban mutuamente, provocando brotes de formación estelar llamados starbursts.
Estas interacciones promueven el crecimiento de las galaxias a lo largo del tiempo cósmico. En unos pocos miles de millones de años, por ejemplo, se espera que la Vía Láctea y Andrómeda se fusionen para formar una nueva galaxia elíptica gigante a veces llamada "Milkomeda".
La estabilidad de una galaxia depende del equilibrio global entre la gravedad y los movimientos orbitales de sus estrellas. Cada estrella, aunque independiente, contribuye a la cohesión del conjunto, como partículas en un fluido en equilibrio dinámico. Sin esta cooperación natural, ninguna galaxia podría haber sobrevivido miles de millones de años en un universo en expansión.
N.B.:
Las galaxias no son solo agrupaciones de estrellas: también contienen gas, polvo, campos magnéticos y, sobre todo, materia oscura. Este componente invisible representa aproximadamente el 85% de la masa total y garantiza la cohesión de estas comunidades estelares a escalas cósmicas.
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