La formación de galaxias es un área de investigación de la astrofísica, la cual, también se encarga de la evolución de las galaxias. En la actualidad, se piensa que las galaxias fueron formadas como resultado de las débiles fluctuaciones cuánticas durante el Big Bang.
Las simulaciones de N-cuerpos han logrado predecir los diferentes tipos de estructuras, morfologías y la distribución de las galaxias que se observan en el universo actual.
¿Qué son?
Las galaxias son cúmulos de nebulosas, agujeros negros, estrellas, planetas y otros cuerpos celestes. Pueden adoptar diferentes formas, como elipses, espirales, entre otras.
¿Cómo se formaron las galaxias?
Para formar las teorías sobre la formación y evolución de las galaxias, la astrofísica busca responder las siguientes preguntas:
- ¿Cómo se ha producido un universo tan heterogéneo a partir de un universo homogéneo?
- ¿Cómo se formaron las galaxias?
- ¿Cómo cambian las galaxias con el tiempo?
La historia de la formación de las galaxias se remonta al Big Bang, luego de este evento, el universo tuvo una etapa en el cual fue muy homogéneo.
La teoría más aceptada sobre la formación de las galaxias es aquella que dice que se formaron como consecuencia del crecimiento en las fluctuaciones primordiales, como consecuencia de la inestabilidad gravitacional.
Teoría de las fluctuaciones primordiales
Las fluctuaciones primordiales o primigenias provocaron que los gases fueran atraídos hacia las áreas con materiales más densos. Siguiendo un orden, se formaron los supercúmulos, luego las agrupaciones galácticas, las galaxias, los cúmulos estelares y las estrellas.
Datos recientes aportan nuevas evidencias, afirman que las galaxias se formaron mucho más temprano de lo que los astrónomos preveían, unos 600 millones de años después del Big Bang. Esto es muy poco tiempo para que las inestabilidades primordiales crecieran lo suficiente como para que las protogalaxias formaran las galaxias.
El 11 de julio de 2007, empleando el telescopio de 10 metros Keck II en Mauna Kea, Richard Ellis del Instituto Tecnológico de Califoria en Pasedena y su equipo descubrieron seis galaxias que tienen una formación estelar de unos 13200 millones de años luz, por lo tanto, fueron creadas cuando el universo solo tenía unos 500 millones de años.
Colapso de nubes de gases
Este modelo se debe a los descubrimientos de Walter Baade, quien estudió las estrellas en galaxias, interpretando como se formaron estas últimas. Según su estudio de las estrellas de la Vía Láctea descubrió que las estrellas con un contenido en metales bajo y riqueza en hidrogeno y helio eran muy antiguas. Los metales de estas supernovas fueron arrojados a las estrellas más jóvenes de la galaxia.
Este descubrimiento llevó al modelo ELS, en el cual dice que las galaxias colapsaban como objetos individuales a partir de nubes de gas. El gas, se concentraba por su propia gravedad, formando un halo esferoidal, con el paso del tiempo se agrega más gas, empieza a girar y se enriquece con metales, creando el disco interior de las galaxias.
Teoría de la fusión
Esta teoría establece que en el pasado existían protogalaxias, burbujas de gas que gravitaban juntas y se unieron para formar galaxias en el universo primitivo. Con el paso del tiempo, galaxias de diferentes tamaños se fusionaron con otros.
Los astrónomos creen que la mayoría de las galaxias se formaron debido a la condensación de pequeñas nubes de gas y se fusionaron en estructuras cada vez más grandes.
Hoy en día se acumulan nuevas evidencias que apoyan esta teoría, según varios “campos profundos” captados por el Telescopio Espacial Hubble, muestran que las galaxias más distantes cuentan con numerosos objetos con forma de burbuja o protogalaxias.
Algunos expertos incluso creen que la Vía Láctea se formó debido a la fusión de un centenar de galaxias a lo largo del tiempo.
Agujeros negros
Se cree que los agujeros negros se formaron primero como densas acumulaciones de materia que destruyeron toda la materia brillante a su alrededor y que las galaxias que rotan a su alrededor están conformadas por el gas que el agujero negro no pudo consumir.
Esta teoría se basa en que existen agujeros negros en el centro de muchas galaxias medianas y grandes.
Unión de las galaxias
Según la teoría de la fusión, las primeras galaxias grandes eran espirales y con el paso del tiempo se unieron para formar galaxias elípticas.
El proceso de formación de las galaxias no se ha detenido y las galaxias grandes se fusionan con galaxias más pequeñas con frecuencia, incluso nuestra Vía Láctea está digiriendo dos galaxias pequeñas y es probable que se fusione con otras en los próximos miles de millones de años.
Estas uniones son comunes porque el universo esta superpoblado. El disco de la Vía Láctea ocupa 100000 años luz y la espiral de Andrómeda, nuestra vecina más cercana, se encuentra a unos 2.5 millones de años luz. Esto deja muy poco espacio para que otras galaxias puedan acomodarse.
Las galaxias además, son muy masivas, razón por la cual su gravedad es muy fuerte. Si se colocan cerca, pueden unirse y formaran una gran galaxia llena de estrellas.
Las galaxias más grandes son elípticas gigantes. Tienen la forma de un huevo y tienen hasta 10 veces el tamaño de la Vía Láctea. Una evidencia de esto es el gran número de elípticas que existen. Dos elípticas grandes dominan el centro del Cúmulo de Coma. Y en el corazón del Cúmulo de Virgo, podemos observar tres elípticas gigantes, cada una ocupa más de un millón de años luz.
Las uniones pueden tardar cientos de millones de años a unos miles de millones de años. La intensa energía puede desencadenar intensas erupciones de nacimiento de estrellas y crear gigantescos agujeros negros.