26: Galaxias
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En el último capítulo, exploramos nuestra propia Galaxia. Pero ¿es el único? Si hay otros, ¿son como la Vía Láctea? ¿Qué tan lejos están? ¿Los podemos ver? Como aprenderemos, algunas galaxias resultan estar tan alejadas que su luz ha tardado miles de millones de años en llegar a nosotros. Estas galaxias remotas pueden decirnos cómo era el universo cuando era joven.
En este capítulo, iniciamos nuestra exploración del vasto reino de las galaxias. Al igual que turistas de un pequeño pueblo haciendo su primera visita a las grandes ciudades del mundo, quedaremos asombrados por la belleza y variedad de las galaxias. Y sin embargo, reconoceremos que gran parte de lo que vemos no es tan diferente de nuestras experiencias en casa, y nos impresionará lo mucho que podemos aprender mirando las estructuras construidas hace mucho tiempo.
Comenzamos nuestro viaje con una guía de las propiedades de las galaxias, tanto como un turista comienza con una guía de las principales características de las ciudades del itinerario. En capítulos posteriores, veremos más detenidamente la historia pasada de las galaxias, cómo han cambiado con el tiempo y cómo adquirieron sus muchas formas diferentes. Primero, comenzaremos nuestro viaje por las galaxias con la pregunta: ¿es nuestra Galaxia la única?
- 26.1: El descubrimiento de las galaxias
- Los débiles cúmulos estelares, las nubes de gas brillante y las galaxias aparecieron como débiles parches de luz (o nebulosas) en los telescopios disponibles a principios del siglo XX. Fue sólo cuando Hubble midió la distancia a la galaxia de Andrómeda utilizando variables cefeidas con el reflector gigante de 2.5 metros en el Monte Wilson en 1924 que se estableció la existencia de otras galaxias similares a la Vía Láctea en tamaño y contenido.
- 26.2: Tipos de Galaxias
- La mayoría de las galaxias brillantes son espirales o elípticas. Las galaxias espirales contienen estrellas viejas y jóvenes, así como materia interestelar, y tienen masas típicas en el rango de 109 a 1012 mSun. Nuestra propia Galaxia es una gran espiral. Las elípticas son sistemas esferoidales o ligeramente alargados que constan casi en su totalidad de estrellas viejas, con muy poca materia interestelar. Las galaxias elípticas varían en tamaño desde gigantes, más masivas que cualquier espiral, hasta enanas, con masas de solo unos 106 mSun.
- 26.3: Propiedades de Galaxias
- Las masas de galaxias espirales se determinan a partir de mediciones de sus velocidades de rotación. Las masas de galaxias elípticas se estiman a partir del análisis de los movimientos de las estrellas dentro de ellas. Las galaxias se pueden caracterizar por sus proporciones de masa a luz. Las partes luminosas de las galaxias con formación estelar activa suelen tener relaciones de masa a luz en el rango de 1 a 10; las partes luminosas de las galaxias elípticas suelen tener relaciones de masa a luz de 10 a 20.
- 26.4: La Escala Extragaláctica de Distancia
- Los astrónomos determinan las distancias a las galaxias utilizando una variedad de métodos, incluyendo la relación período-luminosidad para las variables cefeidas; objetos como las supernovas tipo Ia, que parecen ser bulbos estándar; y la relación Tully-Fisher, que conecta el ensanchamiento de línea de radiación de 21 cm con la luminosidad de galaxias espirales. Cada método tiene limitaciones en cuanto a su precisión, los tipos de galaxias con las que se puede utilizar y el rango de distancias sobre las que se puede aplicar.
- 26.5: El universo en expansión
- El universo se está expandiendo. Las observaciones muestran que las líneas espectrales de galaxias distantes están desplazadas al rojo, y que sus velocidades de recesión son proporcionales a sus distancias de nosotros, una relación conocida como la ley del Hubble. La tasa de recesión, denominada constante del Hubble, es de aproximadamente 22 kilómetros por segundo por millón de años luz. No estamos en el centro de esta expansión: un observador en cualquier otra galaxia vería el mismo patrón de expansión que nosotros. La expansión descrita por Hub
Miniaturas: Galaxia Espiral. NGC 6946 es una galaxia espiral también conocida como la “galaxia de los fuegos artificiales”. Se encuentra a una distancia de unos 18 millones de años luz, en dirección a las constelaciones Cefeo y Cygnus. Fue descubierto por William Herschel en 1798. Esta galaxia es aproximadamente un tercio del tamaño de la Vía Láctea. Observe a la izquierda cómo los colores de la galaxia cambian de la luz amarillenta de las estrellas viejas en el centro al color azul de las estrellas calientes y jóvenes y el resplandor rojizo de las nubes de hidrógeno en los brazos espirales. Como muestra la imagen, esta galaxia es rica en polvo y gas, y aquí siguen naciendo nuevas estrellas. En la imagen de la derecha, los rayos X provenientes de esta galaxia se muestran en púrpura, que se ha agregado a otros colores que muestran luz visible. (Crédito restante: modificación de obra de NASA, ESA, STSCi, R. Gendler, y el Telescopio Subaru (NAOJ); derecho de crédito: modificación de obra por rayos X: NASA/CXC/MSSL/R.soria et al, Óptico: Aura/Gemini OBS)