La mayoría de las galaxias son galaxias espirales, ¿qué otras galaxias son diferentes?
Sabemos que existen infinidad de galaxias en el universo, con diferentes tamaños, estructuras y formas. Entonces, ¿por qué las galaxias más grandes del universo son galaxias elípticas en lugar de galaxias espirales? ¿Están las galaxias espirales restringidas de alguna manera por su estructura? Hoy hablemos del tamaño de la galaxia.
Veamos primero ¿cuál es la galaxia espiral más grande conocida hasta ahora?
Mirando al cielo en una noche oscura, puedes ver muchas estrellas, planetas e incluso débiles cúmulos de estrellas y nebulosas a simple vista. Pero la estructura más grande en el cielo nocturno es la banda oscura de la Vía Láctea que se extiende a lo largo de la cúpula.
Este es el plano interior de la Vía Láctea desde nuestra perspectiva. Para nosotros es enorme: contiene cientos de miles de millones de estrellas y 100.000 años luz de diámetro. Pero la Vía Láctea no es la galaxia espiral más grande, ni tampoco la galaxia de Andrómeda del Grupo Local, pero sí la galaxia angular más grande de nuestro cielo.
La galaxia de Andrómeda puede convertirse en la galaxia más grande de nuestro cielo debido a dos factores:
En primer lugar, ¡es realmente grande! Tiene unos 220.000 años luz de diámetro y contiene alrededor de un billón de estrellas, que es de tres a cinco veces el número de estrellas de la Vía Láctea y más del doble del diámetro. Es la galaxia más grande de nuestro grupo de galaxias. En segundo lugar, ¡está muy cerca de nosotros! A sólo 2,54 millones de años luz de distancia, es la gran galaxia más cercana a nosotros en el universo. ¡La razón por la que las galaxias del Grupo Local pueden considerarse una colección es que todas están unidas gravitacionalmente! En unos pocos miles de millones de años, Andrómeda, la Vía Láctea, la Galaxia del Triángulo y todas las demás galaxias pequeñas del Grupo Local se fusionarán para formar una única galaxia gigante.
Después de la fusión de galaxias, lo que queda no es una galaxia espiral, ¡sino una enorme galaxia elíptica! Entonces, ¿por qué se convierte en una galaxia elíptica en lugar de una galaxia espiral? No bastará con mirar uno o dos ejemplos aislados. Si queremos saber exactamente qué sucede en las fusiones de galaxias, debemos observar todo lo que podemos ver actualmente y sacar conclusiones de ello.
Entonces, si miráramos las galaxias del universo y priorizáramos las galaxias más grandes, ¿qué encontraríamos?
Hay dos galaxias más obvias en la imagen de arriba. tamaño que la Vía Láctea. Esa es la estructura espiral de la derecha: IC 4970, que interactúa gravitacionalmente con su vecino masivo.
La galaxia "gigante" de la imagen de arriba tiene dos brazos espirales grandes, expandidos y dispersos. Estos dos brazos espirales en realidad se extienden más de lo que vemos en la imagen de arriba. La nave espacial GALEX de la NASA capturó una vista panorámica de esta galaxia gigante en luz ultravioleta, y también es la galaxia espiral más grande que jamás hayamos descubierto en el universo. Abajo:
Esta es la galaxia NGC 6872, con un diámetro de unos 522.000 años luz. Es la galaxia espiral más grande del universo conocido. Por supuesto, con el tamaño del universo, es muy posible que existan galaxias espirales más grandes que ésta, pero hasta ahora sólo hemos identificado ésta porque está "apenas" a poco más de 200 millones de años luz de nosotros. . NGC 6872 es significativamente más masiva que la Vía Láctea o la Galaxia de Andrómeda, o incluso que ambas galaxias juntas. Y es mucho más grande en tamaño físico. Hasta donde sabemos, incluso si hubiera galaxias espirales más grandes en el universo, no serían mucho más grandes que NGC 6872.
Pero hay muchas galaxias en el universo que son mucho más grandes que NGC 6872, ¡y son galaxias elípticas!
El gigante del universo: galaxias elípticas
Incluso si solo miramos el cúmulo de galaxias de Virgo, el gran cúmulo de galaxias más cercano a nosotros, la galaxia más grande entre ellos es Messier 87. con un diámetro de aproximadamente ¡Tiene 1 millón de años luz de diámetro, contiene billones de estrellas y tiene una masa total 200 veces la de nuestra galaxia!
En otras palabras, una gran galaxia elíptica ordinaria de este tipo común de galaxia eclipsa a las galaxias espirales más grandes conocidas. Pero hay galaxias elípticas aún más grandes en el universo.
La galaxia que se muestra arriba es IC 1101, la galaxia más grande confirmada hasta ahora en el universo. Está a 1.070 millones de años luz de nosotros y contiene alrededor de 100 billones de estrellas, lo que es casi 1.000 veces la de la Vía Láctea. Su masa total es de 10 ^ 15 masas solares y su diámetro se estima en 5 a 6 millones de años luz. .
En comparación con la galaxia espiral más grande conocida, la galaxia elíptica más grande conocida contiene:
Casi 100 veces el número de estrellas y aproximadamente varios cientos de veces la masa total Aproximadamente 10 veces su tamaño físico en su dirección más grande. ¡Las galaxias espirales son como enanas frente a las galaxias elípticas!
¿Cómo se forman las galaxias espirales? ¿Por qué las galaxias más grandes del universo son casi todas galaxias elípticas?
Hay muchas galaxias grandes en el universo, generalmente ubicadas en los centros de enormes cúmulos de galaxias. Sus masas suelen ser de cientos a 1000 veces la de las galaxias. Vía Láctea, pero no las hay. ¡Una es una galaxia espiral! Por ejemplo, en la imagen de arriba, la gran galaxia espiral brillante en la esquina inferior derecha del cúmulo de galaxias Fornax ni siquiera es tan masiva como la galaxia de Andrómeda, y la enorme galaxia elíptica que contiene tiene muchas veces la masa total de la galaxia de Andrómeda. . Entonces, ¿por qué todas las espirales son enanas? ¡Echemos un vistazo a cómo se forman las galaxias espirales!
En el universo temprano, poco después del Big Bang, pequeñas regiones que nacieron con un poco más de materia y energía que otras regiones comenzaron a atraer materia preferentemente a través de la gravedad. Con el tiempo, la masa de gas atrae suficiente material, lo que provoca la formación de estrellas y cúmulos de estrellas. El cúmulo que se forma primero es parte de una estructura más grande (una nube de gas asimétrica) que colapsa primero en la dirección más corta, formando primero un disco. Con el tiempo, el disco acumuló cada vez más material, reuniendo todos los cúmulos de estrellas cercanos y formando una estructura en forma de espiral debido a las ondas de densidad. Los cúmulos de estrellas pequeños y medianos que se fusionaron con la galaxia entraron en el núcleo de la galaxia y mantuvieron una estructura en espiral. Este proceso ocurre en la Vía Láctea, Andrómeda y casi todas las galaxias espirales que vemos. Una enorme masa de gas colapsa, se "aplana" y comienza a girar debido a la gravedad. La estructura espiral aparece debido a las ondas de densidad generadas por la inestabilidad del disco. Las galaxias espirales siempre han tenido una estructura espiral simplemente porque no hubo una expansión catastrófica que destruyera esta estructura.
¡Pero el mismo proceso que conduce a la formación de una galaxia más grande en el universo (fusionándose con una o más galaxias espirales) destruye la estructura espiral del universo!
Este proceso es un fenómeno muy común en el universo, y aquellas galaxias aisladas que nunca han experimentado fusiones son galaxias espirales relativamente tranquilas. Cuando dos galaxias se fusionan gravitacionalmente, los brazos espirales de las estrellas se verán muy perturbados por la fuerza gravitacional y pasarán por una etapa de estallido estelar, es decir, la formación de estrellas es extremadamente activa. Una vez finalizada la etapa de estallido estelar, la galaxia entrará. el estado elíptico final.
Si quieres que dos grandes galaxias se fusionen y mantengan la estructura espiral, necesitas una muy buena oportunidad. Es estadísticamente improbable que esto suceda. Y cuantas más fusiones haya, especialmente cuantas más fusiones de galaxias grandes, más fácil será destruir la estructura espiral y, finalmente, obtener una estructura elíptica.
Pero también hay algunas galaxias que parecen ser una mezcla de galaxias espirales y galaxias elípticas. Lo llamamos estado de "semifusión", que es una elipse parcial formada por la fusión de una enorme espiral. galaxia y una galaxia muy pequeña. La estructura de la galaxia espiral original aún permanece intacta hasta cierto punto.
Esta es la razón por la que las galaxias espirales más grandes del universo no son tan grandes. Cuando las galaxias más grandes se fusionan, es más probable que se conviertan en enormes galaxias elípticas en lugar de galaxias espirales.