martes, 10 de enero de 2012

13- Las galaxias





13-LAS GALAXIAS-

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            "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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