Descripción de la imagen: Este paisaje celestial del cúmulo de Perseo está lleno de miles de galaxias elípticas y lenticulares de colores situadas a cerca de 250 millones de años luz de nosotros. Fuente APOD.
¿Cómo podemos explicar que en un universo tan vasto, las galaxias estén relativamente cerca unas de otras?
En nuestro cúmulo de galaxias (Grupo Local), el diámetro de la Vía Láctea es de aproximadamente 100,000 años luz (a.l.). El Grupo Local, nuestro "vecindario cósmico", es un conjunto de unas sesenta galaxias de las cuales la Vía Láctea es parte. Los principales miembros del Grupo Local son la galaxia de Andrómeda, el Triángulo, las Nubes de Magallanes Grande y Pequeña, y muchas galaxias enanas (Can Mayor, Barnard, Fornax, Carina, Leo, etc.).
• La Galaxia de Andrómeda (M31) se encuentra a unos 2.5 millones de años luz, es decir, a 25 veces el diámetro de la Vía Láctea.
• La Galaxia del Triángulo (M33) se encuentra a unos 2.7 millones de años luz, 2.7 veces el diámetro de la Vía Láctea.
• La Nube de Magallanes Grande se encuentra a unos 163,000 años luz, 1.63 veces el diámetro de la Vía Láctea.
• La Nube de Magallanes Pequeña se encuentra a unos 200,000 años luz, 2 veces el diámetro de la Vía Láctea.
Estas proporciones muestran que las galaxias en un cúmulo de galaxias están relativamente cerca unas de otras.
Nota: Andrómeda está en camino a una colisión con la Vía Láctea. Se espera que las dos galaxias se fusionen en aproximadamente 4 a 5 mil millones de años. Este movimiento se debe principalmente a la fuerza gravitacional mutua de las dos galaxias.
En una galaxia como la Vía Láctea, las estrellas están separadas por distancias enormes en comparación con su tamaño. Por ejemplo, nuestro Sol se encuentra a aproximadamente 4.24 años luz de la estrella más cercana, Proxima Centauri, mientras que el diámetro del Sol mismo es de aproximadamente 1.4 millones de km. Esto representa un enorme ratio de separación, aproximadamente 28 millones de veces su diámetro.
La concentración relativa de galaxias en un universo tan vasto es un enigma aparente que encuentra su explicación en los mismos fundamentos de la cosmología y la astrofísica.
Después del Big Bang, la materia en el universo se distribuyó de manera relativamente homogénea. Sin embargo, pequeñas fluctuaciones en la densidad de la materia permitieron que algunas regiones colapsaran gravitacionalmente para formar estructuras más densas. La distribución no uniforme de la materia en el universo, especialmente en forma de materia oscura, induce inestabilidades gravitacionales a gran escala que favorecen la formación de estructuras cósmicas como los cúmulos de galaxias. La agrupación de galaxias explica su proximidad relativa.
La inmensidad de las nubes moleculares a partir de las cuales se forman las estrellas juega un papel crucial en las distancias relativas entre las estrellas dentro de las galaxias. Estas nubes pueden ser muy grandes, con tamaños de varios años luz. Además, existen vastas zonas menos densas que no forman estrellas. Las estrellas son objetos de masa relativamente baja, confinados por la gravedad colectiva de la galaxia. Por lo tanto, no tienen "libertad" para moverse a través del universo como lo hacen las galaxias en los cúmulos. Aunque las estrellas recién formadas pueden crear cúmulos estelares gravitacionalmente ligados, en estos cúmulos, las estrellas no están cerca unas de otras; pueden estar separadas por distancias de hasta varios parsecs (alrededor de 3.26 años luz).
Puede parecer paradójico que las galaxias estén relativamente cerca unas de otras mientras que las estrellas dentro de la misma galaxia están separadas por distancias inmensas en relación con su tamaño.
La materia oscura, una sustancia invisible que interactúa gravitacionalmente con la materia ordinaria, constituye la mayor parte de la masa del universo. Su distribución desigual ha influido en la formación de estructuras cósmicas al atraer materia visible hacia las regiones más densas. Esto explica por qué las galaxias no están dispersas al azar, sino agrupadas en islas dentro de un vasto océano de materia oscura.
La gravedad galáctica da a las estrellas una trayectoria limitada, impidiendo que se acerquen libremente unas a otras.
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