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28: La evolución y distribución de las galaxias

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    ¿Cómo y cuándo se formaron galaxias como nuestra Vía Láctea? ¿Cuál formó primero: estrellas o galaxias? ¿Podemos ver evidencia directa de los cambios que experimentan las galaxias a lo largo de su vida? Si es así, ¿qué determina si una galaxia “crecerá” para ser espiral o elíptica? Y ¿cuál es el papel de “naturaleza versus crianza”? Es decir, ¿cuánto del desarrollo de una galaxia está determinado por cómo se ve cuando nace y cuánto está influenciado por su entorno?

    Los astrónomos de hoy tienen las herramientas necesarias para explorar el universo casi de regreso a la época en que comenzó. Los enormes nuevos telescopios y detectores sensibles construidos en las últimas décadas permiten obtener imágenes y espectros de galaxias tan distantes que su luz ha viajado para alcanzarnos durante más de 13 mil millones de años, más del 90% del camino de regreso al Big Bang: podemos usar la velocidad finita de la luz y el gran tamaño del universo como una máquina cósmica del tiempo para mirar hacia atrás y observar cómo las galaxias se formaron y evolucionaron con el tiempo. Estudiar galaxias tan lejanas con cualquier detalle es siempre un reto importante, en gran parte porque su distancia las hace parecer muy débiles. Sin embargo, los grandes telescopios actuales en tierra y en el espacio finalmente están haciendo posible tal tarea.

    • 28.1: Observaciones de Galaxias Distantes
      Cuando miramos galaxias distantes, estamos mirando hacia atrás en el tiempo. Ahora hemos visto galaxias tal como eran cuando el universo tenía unos 500 millones de años, solo alrededor del cinco por ciento más viejo que ahora. El universo ahora tiene 13.800 millones de años. El color de una galaxia es un indicador de la edad de las estrellas que la pueblan. Las galaxias azules deben contener muchas estrellas calientes, masivas y jóvenes. Las galaxias que contienen solo estrellas viejas tienden a ser de color rojo amarillento.
    • 28.2: Fusiones Galácticas y Núcleos Galácticos Activos
      Cuando galaxias de tamaño comparable chocan y se fusionan lo llamamos fusión, pero cuando una galaxia pequeña es tragada por una mucho más grande, usamos el término canibalismo galáctico. Las colisiones juegan un papel importante en la evolución de las galaxias. Si la colisión involucra al menos una galaxia rica en materia interestelar, la compresión resultante del gas dará como resultado un estallido de formación estelar, conduciendo a una galaxia estelar. Las fusiones eran mucho más comunes cuando el universo era joven.
    • 28.3: La distribución de galaxias en el espacio
      Los recuentos de galaxias en diversas direcciones establecen que el universo a gran escala es homogéneo e isotrópico (el mismo en todas partes y lo mismo en todas las direcciones, aparte de los cambios evolutivos con el tiempo). La igualdad del universo en todas partes se conoce como el principio cosmológico. Las galaxias se agrupan en cúmulos. La Vía Láctea es miembro del Grupo Local, que contiene al menos 54 galaxias miembros.
    • 28.4: El reto de la materia oscura
      Las estrellas se mueven mucho más rápido en sus órbitas alrededor de los centros de las galaxias, y las galaxias alrededor de los centros de cúmulos de galaxias, de lo que deberían según la gravedad de toda la materia luminosa (estrellas, gas y polvo) que los astrónomos pueden detectar. Esta discrepancia implica que las galaxias y cúmulos de galaxias están dominados por la materia oscura en lugar de la materia luminosa normal. La lente gravitacional y la radiación de rayos X de cúmulos masivos de galaxias confirman la presencia de materia oscura.
    • 28.5: La formación y evolución de las galaxias y la estructura en el universo
      Inicialmente, la materia luminosa y oscura en el universo se distribuyó casi —pero no del todo— de manera uniforme. El desafío para las teorías de formación de galaxias es mostrar cómo esta distribución “no del todo” suave de la materia desarrolló las estructuras —galaxias y cúmulos de galaxias— que vemos hoy en día. Es probable que la distribución filamentaria de galaxias y vacíos se construyera cerca del principio, antes de que las estrellas y las galaxias comenzaran a formarse.
    • 28.E: La evolución y distribución de las galaxias (Ejercicios)

    Miniatura: Las colisiones y fusiones de galaxias influyen fuertemente en su evolución. Esta imagen muestra las regiones internas de estas dos galaxias, tomadas por el Telescopio Espacial Hubble. Los núcleos de las galaxias gemelas son las manchas anaranjadas a la parte inferior izquierda y superior derecha del centro de la imagen. Tenga en cuenta los oscuros carriles de polvo cruzando frente a las regiones brillantes. Los cúmulos estelares de color rosa brillante y azul son el resultado de una explosión de formación estelar estimulada por la colisión. (derecho de crédito: modificación del trabajo de NASA, ESA y el Hubble Heritage Team (STSci/aura) -ESA/Hubble Collaboration).


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