13-LAS
GALAXIAS-
õ
"Hay
una estrecha ventana en el tiempo entre el desparejamiento y el punto en el que
la materia está demasiado diseminada, y cualquier mecanismo de formación de
galaxias que podamos aceptar tiene que actuar con la rapidez suficiente para
encajar en esa ventana."
James Trefil
Según las creencias de la antigua mitología grecorromana, las causantes de la formación de la Vía Láctea eran las salpicaduras de la leche que se derramaba mientras Juno amamantaba a Hércules. Anaxágoras
por su parte, atribuía la luminosidad que se
desprende de ella a un reflejo de nuestro mundo, mientras que Aristóteles tenía
también su propia versión: la imaginaba como un conjunto de vapores incandescentes aprisionados
entre las esferas cristalinas del edificio celeste.
Si bien es cierto que, quinientos años antes de Jesucristo,
Demócrito ya aventuró la idea de que la Vía Láctea estuviera formada por una nube de estrellas cuyo brillo se nos evidenciaba como escaso,
durante toda la Edad Media, se volvió a creer en teorías más o menos pintorescas,
como el atribuir
ese polvo luminoso salpicado de estrellas al que levantaban los peregrinos europeos en su caminar hacía el Campo de la Estrella, es decir,
el sepulcro
de Santiago, en Compostela. En realidad,
hasta el
siglo XVIII no se puede considerar que hubiera ni medios adecuados, ni un suficiente número de personas interesadas en estudiar
intensivamente el
panorama galáctico.
Previamente, el horizonte científico se había aclarado de forma repentina con el invento del telescopio. Eso permitió a
Galileo en 1610 demostrar que la Vía Láctea se trataba de una innumerable acumulación de estrellas que podían visualizarse
perfectamente. La explicación del porqué de las grandes densidades de estrellas fue divulgada por Thomas
Wright en 1750 y corroborada
más tarde por Herschel, e incluso por Kant. El citado Wright sugirió
que las estrellas se agrupan
en universos-isla de forma lenticular.
Dado que el término
se aplica muy bien a nuestra propia Vía Láctea, ha sido aceptado de manera
generalizada.
El descubrimiento de muchas
nebulosas, o supuestas
configuraciones nubosas repletas de estrellas en la bóveda celeste, permitía reafirmar la teoría de la existencia en el espacio de muchos universos aislados e independientes, entre las cuales descollaban las nebulosas espirales y particularmente la gigantesca nebulosa de Andrómeda.
Cualquiera que haya podido ser el proceso formativo de las galaxias es también el responsable derivativo de la creación de las marañas de galaxias que ahora observamos, o al menos, incidió en la evolución consiguiente
desde un punto de partida, en
algún momento clave del desarrollo de aquél. Hay nebulosas espirales dispersas y tupidas, con una mezcla de estrellas viejas y nuevas en su seno. Hay
galaxias elípticas grandes y pequeñas que solo alojan
estrellas viejas. Hay, en fin, radiogalaxias irregulares y muy activas generativamente,
además de los raros cuásares, que tal vez no sean describibles como galaxias normales por su
distinta naturaleza estelar.
Ante
semejante panorama de objetos galácticos y
pseudo-galácticos es natural preguntarse si habrá alguna pauta general o esquema evolutivo que interrelacione esa clase de
objetos estelares. La respuesta es que no la hay. No hay una operación física definida que
permita caracterizar a todas las galaxias. Únicamente
en el aspecto
clasificatorio se han descrito tres tipos característicos basados en la
configuración de las nebulosas extragalácticas: a) galaxias elipsoidales
o
esféricas, que carecen de rasgos estructurales apreciables; b) galaxias espiroidales,
cuyos brazos se desflecan arrancando de un núcleo-germen central de forma
esférica o
ligeramente alargada; c) galaxias irregulares.
En un intento de agrupamiento descriptivo más concienzudo, las
galaxias de apariencia circular o elíptica son designadas mediante una combinación de letras y números. Así, una letra E,
y un número del cero al siete, por ejemplo el tipo E7, denominaría a una galaxia alargada en disposición
fusiforme. Las galaxias en espiral se separan a partir de un tipo S0. Éste sería el propio de una espiral de disco plano, sin brazos visibles, y provista de gran núcleo.
Si el núcleo es de forma
barrada se designan con las iniciales Sb, seguidas de las letras a, b y c, según tengan
brazos muy apretados y centros prominentes, o se diluyan ambos rasgos, hasta brazos poco consistentes y centelleantes y núcleos poco
desarrollados. Nuestra galaxia y la gran nebulosa de Andrómeda se pueden incluir claramente
dentro del grupo Sb. Por último,
las galaxias irregulares se designan genéricamente con las iniciales Ir.
A pesar de la variabilidad de formas apreciables en los edificios galácticos,
parece lógico suponer que todos ellos recorren los mismos estadios evolutivos,
que acaban desembocando en esas unidades orgánicas de carácter tan peculiar. Al
principio se buscó alguna norma evolutiva o ley de desarrollo que se atuviera exclusivamente a la forma externa. En ese sentido, atendiendo a que las galaxias
aparecen en un número limitado de
formas y que el ochenta por cien del total son galaxias
espirales, Edwin P. Hubble consideró que la serie comenzaba con las galaxias
esféricas y elípticas y terminaba en las de
configuración espiral. La idea central era que las galaxias empiezan evolucionando desde una forma más o menos esférica, y a medida que pasa el tiempo la rotación tiende a aplanarlas, convirtiéndose en elipsoidales y después, gradualmente, producen brazos espirales, para acabar
dispersándose en galaxias irregulares muy evolucionadas. Con el fin de obtener una representación visualmente eficaz, Hubble ideó un diagrama de tipos de galaxias cuya forma era muy
parecida a la de un diapasón. A lo largo del mango de éste, dispuso las galaxias elípticas. En un extremo ubicó las más redondeadas o del tipo EO, y en el medio, las del tipo E7, es decir, las más alargadas. En dicho sector
medio, las galaxias
espirales se separaban a partir de un tipo S0, derivando a una espiral de aspecto aplanado
sin brazos visibles y con un ostensible núcleo.
Sin embargo, este
tipo de representaciones basadas en hipótesis evolutivas requieren que las
galaxias elípticas sean indefectiblemente jóvenes y, todas las
irregulares, viejas. Pero en la realidad no ocurre así
en absoluto. Por lo observado, las
galaxias elípticas no dan muestras de ninguna formación estelar activa, han agotado
casi todo el gas y polvo interestelar y pueden considerarse notablemente viejas.
Si se analizara desde un punto de vista en el que el proceso
estuviera invertido, es decir, que el esquema evolutivo progresase de las galaxias irregulares a las galaxias elípticas, también podríamos
observar incongruencias con la realidad. Aparte de que
se haría difícil comprender cómo las casi perfectas galaxias espirales podrían haber partido de las prácticamente caóticas
irregulares, se plantea la dificultad adicional de reconciliar esta teoría con la abundancia de estrellas viejas en las
galaxias de configuración espiral distorsionada y en las galaxias irregulares. Se supone que si las galaxias espirales
dispersas o las irregulares son el punto de partida de un esquema de evolución galáctica, ambos tipos deberían ser
jóvenes. Pero en la práctica todas las
espirales e
irregulares contienen mezclas en proporciones muy variables de estrellas viejas
y nuevas.
La naturaleza de una galaxia joven no concuerda, por principio, con la existencia de
estrellas viejas en su seno. La conclusión es clara. No hay relaciones
establecidas de herencia entre las galaxias normales y, por tanto, no se
puede decir que unos tipos evolucionan de -o hacia- otros. Su ordenamiento debe obedecer
exclusivamente a las condiciones genéticas que imperaban en el momento de su creación,
o sea, en
la situación evolutiva que afectaba a las nubes de gas, hace de esto unos diez mil millones de
años. De hecho, hoy se utilizan otros criterios de clasificación más ajustados
a los datos empíricos.
Los
científicos se atienen más bien a todas las observaciones que se realizan, y que se refieren a una
gran diversidad de estrellas y objetos que se van descubriendo en los diferentes tipos de
galaxias.
Aunque también es discutible, parece más fácil encontrar vínculos
entre las galaxias normales y las radiogalaxias. Todo sugiere que una cadena de objetos cósmicos se ve implicada en secuencias
temporales, en la que los espectaculares cuásares evolucionan hacia radiogalaxias primero, y galaxias normales, después.
Sirven de términos comparativos los objetos adyacentes, que
en una de las secuencias apenas
se distinguen entre sí.
Como ejemplo, tenemos la agrupación estelar que es
satélite de la gran galaxia de
Andrómeda, en la que se distinguen variables de períodos extremadamente cortos,
careciendo casi por completo de gases difusos y de nubes cósmicas. Esa escasez de recursos impide el despliegue de brazos y, consiguientemente, tampoco
es un lugar propicio para
generar "nidos" de nuevas estrellas. En el transcurso de miles de millones de años de evolución,
seguramente se perdieron los brazos arrollados en forma espiral que poseía, y que originariamente
debieron tener una relativa importancia. En
la
clasificación convencional ocupa un lugar intermedio, nada destacado, entre las galaxias en espiral
y las irregulares.
Dado que ciertas radiogalaxias muy
activas tienen algunas cosas
en común con los cuásares más débiles y que las galaxias normales más
radicalmente expansivas se parecen a las radiogalaxias menos
potentes, es posible que pueda inferirse que todos los objetos de tamaño galáctico
empezaron a evolucionar desde cuásares hace unos diez mil millones de años.
Tras un período inicial en el que fueron perdiendo progresivamente su potencia de
emisión, se convirtieron en radiogalaxias que posteriormente, a su vez,
evolucionaron hacia galaxias normales. No
obstante, la hipótesis evolutiva de cuásar a radiogalaxia y a galaxia normal adolece de cierta inconsistencia. Quizá todos esos cuerpos formen parte de una misma familia en la que no existe ninguna
secuencia evolutiva que vincule a sus miembros entre sí. Al fin y al cabo, incluso dentro de nuestra propia Vía Láctea su región
central expele materia y radiación. Es perfectamente
posible que los potentes cuásares sean sólo ejemplos extremos
de los fenómenos explosivos
observados prácticamente en todas las galaxias, y que éstas se formasen hace mucho tiempo, estando algunas
dotadas de regiones centrales especialmente explosivas.
Se ha llegado a decir que si hay un ejemplo de eslabón perdido en la evolución cósmica, el de la formación de las galaxias es el más
significativo. Puede que lo tengamos delante de nuestros ojos y no seamos capaces de verlo. Aunque estemos casi convencidos de que las galaxias evolucionan, sus
cambios son tan imperceptibles en comparación con la escala del tiempo de la vida humana y, sobre todo, con el período de tiempo
transcurrido desde que nuestra civilización alcanzo el nivel técnico
imprescindible para su estudio, que nos resulta indeterminable.
Hasta el presente no se ha podido descubrir si
todas las galaxias cambian de un tipo a otro o si
algunas experimentan explosiones reiteradas pero continúan sin salirse del tipo en el que
están encuadradas.
Es
muy probable que desde hace algunos miles de millones de años, se fueran
sumando los
efectos gravitatorios, eléctricos y magnéticos en el seno de las concentraciones globulares, al adquirir la materia mayores
densidades, y
que intensos intercambios de partículas tuvieran lugar favorecidos por las diversas fuerzas
en acción, haciendo surgir los tipos de galaxias más comunes que pueblan todo el universo. Las formas en que esas sumas de efectos debieron influir en la formación de
galaxias, no indican que vayan a hacerse
patentes en los
diversos tipos de estructuras galácticas que contemplamos. Porque,
efectivamente, las galaxias nos ofrecen de si mismas el aspecto visible, que es el más exageradamente
notorio. De hecho, la materia en las galaxias está
esparcida de manera muy uniforme por todo el disco. Los brazos espirales existen, o mejor dicho los contemplamos, sólo porque
son brillantes, no porque contengan más materia. Como dice James Trefil,
"no hay una conexión necesaria entre la presencia de materia en una región y la emisión de luz u otra radiación desde esa región". Entonces
¿como establecer conexiones genéticas entre distintos tipos de galaxias, que
son agrupaciones de materia, si sus emisiones de luz y otras radiaciones, no
sirven como guías para establecer ese nexo?
Puede imaginarse que la formación galáctica requirió de la presencia en principio de una gigantesca nebulosa compuesta de átomos de hidrógeno y helio, ubicada en el seno de un inmenso océano de radiación, debilitada por las decenas de millones de
años transcurridos desde el estallido original. Las condiciones físicas muy cambiantes debido a la influencia colectiva de los átomos totalmente formados
de hidrógeno y helio, ayudadas por las fuerzas electromagnéticas y nucleares que unían a las partículas proporcionaban
a la nebulosa cierto
grado de integridad propia. Si a eso añadimos que la gravedad unía a los átomos dentro de la nebulosa gigantesca, la consecuencia era que vastos
volúmenes de materia pudieron distinguirse de otros segmentos. Ese era un estado de cosas muy diferente al de la anterior formidablemente violenta e indiscriminada, era de la radiación.
A causa del calor, los átomos de la nebulosa se empezaron a mover. Accidentalmente un átomo de su interior pudo moverse en dirección a
otro, provocando que aquella parte de la nebulosa se hiciera un poco más densa. Después los átomos pudieron, o bien separarse, dispersándose la fluctuación de densidad, o prosiguieron a continuación o en posteriores casos más favorables, atrayendo a otros átomos, con lo que la densidad definitivamente
siguió creciendo imparable. De este modo, en cualquier parte de la nebulosa surgieron
embolsamientos pequeños de gas, en virtud de movimientos atómicos fortuitos.
Cada embolsamiento puede considerarse como una condensación temporal en un medio altamente enrarecido. Las fluctuaciones de densidad pueden experimentar diferentes
avatares y no es el más infrecuente que se origine la fragmentación de la nebulosa en pequeños
cúmulos.
Después de algunos incrementos de densidad, propiciados por la atracción de cada vez más
átomos, los cúmulos, a su vez,
alcanzaron el tamaño suficiente
para convertirse en agrupaciones de materia del tamaño de una galaxia.
Algunos cálculos teóricos sugieren la idea de que esas
fluctuaciones accidentales de gas pudieron dar origen, no a las galaxias, sino a las precursoras de las galaxias actuales.
Se requiere muchísimo tiempo para que los átomos fluctuando
libremente se reúnan en una gran bolsa de gas que merezca con justeza el calificativo de
protogalaxia. Pese al hecho de que
determinados incrementos casuales en los volúmenes de un gas considerablemente homogéneo, podrían haber llegado a
originar galaxias, no es muy probable que las que ahora observamos se originaran de ese modo. Pero la idea de que el gas se volviera
heterogéneo de modo espontáneo sigue estando vigente porque se trata de un proceso bien razonado y construido en función
de fuerzas conocidas y condiciones dispares aunque racionalmente previsibles.
Por regla general, los científicos contemporáneos tratan de evitar las teorías
radicales de la formación de las galaxias y prefieren trabajar con ideas parciales que comprenden sucesos cósmicos cómo, por
ejemplo, el concepto básico de
fluctuaciones casuales de gas o la conocida tendencia al gregarismo que demuestran tener las agrupaciones estelares.
Mucho tiempo antes de que fuera elucidada la
naturaleza de las galaxias, ya se había reconocido su propensión a agruparse y a formar estructuras
mucho más grandes, a las que podríamos llamar metagalaxias. En el seno de las
metagalaxias, las galaxias se encuentran agrupadas en enormes conglomerados o "nidos de
galaxias", en las que no es tampoco infrecuente la presencia de galaxias
binarias o asociaciones
de dos pares de galaxias.
Sin embargo, los
progresos en el conocimiento de la jerarquía de las estructuras en el universo se han basado, con frecuencia, casi
exclusivamente en el análisis de catálogos de posiciones de las galaxias. Era a base de
posiciones proyectadas en el firmamento como se medía la tendencia de las galaxias a agruparse,
pero con una gran ignorancia sobre
el conocimiento de las distancias intergalácticas. Ahora sabemos que las galaxias no están uniformemente
diseminadas por el universo, ni tampoco de forma aleatoria. Las distintas agrupaciones de masas materiales están ordenadas
en redes interconectadas con aspecto filamentoso y con grandes burbujas en las que hay carencia de materia visible. Para tener una comprensión más
detallada de las estructuras del universo a gran escala, fue indispensable
darle la
importancia que se merece a la tercera dimensión. Establecer una verdadera cartografía del universo
exige del astrónomo conocer las velocidades de alejamiento de las galaxias utilizando la ley de Hubble con el fin de conocer sus distancias. Un grupo de galaxias
comprende generalmente entre una docena y una veintena de miembros. El llamado grupo local, por ejemplo, del que forma
parte nuestra Vía Láctea comprende también a la galaxia de Andrómeda (en la jerga astronómica M31) y una quincena de pequeñas galaxias más. Un grupo de galaxias como
éste ocupa un volumen esférico con un diámetro no inferior a tres millones de años luz.
El gran descubrimiento de
Hubble sobre el desplazamiento
proporcional hacia el rojo de la luz emitida por las galaxias, según su distancia, además de dotar de profundidad al universo de cara al observador permitió dar un gran salto en las dimensiones espaciales. Pensemos que desde las consideraciones anteriores
sobre el tamaño de nuestra
Vía Láctea, que es de cien mil años luz, hasta el tamaño del grupo local, que alcanza los tres millones de años luz el salto ha sido formidable. Pero no nos engañemos, la Vía Láctea no es el centro de este agrupamiento galáctico. No sólo la Tierra no es el centro del universo, sino que ni siquiera lo es del Sistema Solar; el Sol, por su parte, no
está en el
centro de nuestra Galaxia, ni ésta se ubica en el centro de ese vasto grupo local. De nuestra
experiencia ordinaria y común, colegimos que se puede describir la posición de un punto en el espacio por tres
coordenadas o números. Pero ni siquiera éstos nos serían de mucha utilidad para
describir la
posición del
Sol en nuestra galaxia, o la de esta misma, en el grupo local de galaxias. La elección precisa del sistema de coordenadas,
que es tan decisiva a nuestro nivel planetario, se vuelve arbitraria cuando se
trata de describir el universo entero. Teniendo en cuenta que el universo es una verdadera colección
de fragmentos solapados, podemos utilizar conjuntos diferentes de tres
coordenadas para especificar cualquier punto de cualquiera de esos fragmentos,
lo que significa que tampoco gozamos de ningún privilegio a la hora de ubicarnos en
esta parte del
universo que consideramos "nuestra" por cercanía. Ítem más, si
nos planteásemos describir un suceso galáctico en un instante específico de tiempo, mediante cuatro
coordenadas la elección del sistema también se vuelve arbitraria y trastoca todas las referencias fijas
de nuestro "pequeño" mundo cotidiano. Esa
constatación, derivada de la teoría de la relatividad, supuso un duro golpe a nuestro orgullo antropocéntrico, pero
tenemos que resignarnos a no ocupar ningún lugar destacado en el espacio, ni mucho menos, único o privilegiado en este
gigantesco universo que desafía en grandiosidad todo lo que los seres humanos han
imaginado sobre él, históricamente.
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