Estructuras a gran escala del universo

Estructuras a gran escala del universo
Nuestra propia galaxia: La Vía Láctea
La galaxia en la que habitamos es un conjunto de unos doscientos mil
millones de estrellas más una gran cantidad de gas y polvo que tiene
forma de espiral y en la que se distinguen tres componentes básicos: un
disco, en el que reside el Sistema Solar, un bulbo central y un halo que
rodea a la galaxia entera
Bulbo. Es un esferoide achatado de unas dimensiones aproximadas de 1
kpc por 6 kpc (kpc = kiloparsec = 1000 parsec = 3260 años luz)
densamente poblado por estrellas de población II -estrellas viejas de
color rojizo correspondientes a las primera generaciones de estrellas
formadas en la galaxia y pobres en metales pesados - y en el que existe
probablemente un agujero negro de varios millones de masas solares.
Disco. Destacan cuatro brazos espirales de 300 pc de espesor y unos 30
kpc de diámetro que contienen básicamente estrellas de población I jóvenes (entre 1 millón y 10 millones de años de edad), azuladas y de
elevada metalicidad - y una componente difusa de gas y polvo. Todo este
material (estrellas, gas y polvo) gira alrededor del centro galáctico a unas
velocidades del orden de 200-300 km/s, pero no así los brazos espirales
que en realidad no son más que ondas de choque de densidad (al estílo
de un estampido sónico) que recorren el disco galáctico a una velocidad
de unos 30 km/s.
Halo. Originalmente el término fue usado para describir la región esférica
que rodea al disco a través de la que se mueven los cúmulos globulares
(grupos de 10,000 a 1,000,000 de estrellas de población II ) y algunas
estrellas individuales. Más recientemente se incluye una región mucho
mayor dominada por la influencia gravitacional de la materia oscura, que
se piensa envuelve toda la galaxia. La parte brillante del halo tiene un
radio del mismo tamaño aproximado que el del disco, unos 30 kpc.
Parece ser que la galaxia espira M83
tiene forma y tamaño similares a la de
Una vista de la Vía Láctea desde el hemisferio sur hacia
la Vía Láctea
el centro de nuestra galaxia
Clasificación de las galaxias
La clasificación de las galaxias debida a Hubble (1925) permanece aún
hoy en día como las más popular. Dentro de esta clasificación existen
dos categorías principales: espirales y elípticas. Pero además se
distinguen otros dos tipos: lenticulares e irregulares.
Espirales
Se dividen en diferentes subtipos según su forma y tamaño relativo del
bulbo. Básicamente existen espirales ordinarias y barradas. Se
caracterizan por la presencia de gran cantidad de gas en el disco, lo que
significa una alta formación de estrellas y que están formadas
principalmente por estrellas jóvenes de población I. Se suelen encontrar
en zonas de baja densidad galáctica.
M100, una espiral ordinaria y NGC1365, una espiral barrada
Elípticas
Clasificadas según su grado de elipticidad, se suelen encontrar desde
esféricas (tipo E0) hasta muy achatadas (tipo E7). Presentan una
luminosidad uniforme y tienen la misma apariencia que un bulbo sin disco
de una galaxia espiral. Las estrellas que las forman son viejas de
población II y no contienen prácticamente gas. Suelen ser encontradas
en zonas de alta densidad galáctica, principalmente en el centro de los
cúmulos ricos.
La galaxia elíptica gigante M87
Lenticulares
A pesar de poseer un bulbo y un disco, no presentan brazos espirales.
Hay poca o ninguna cantidad de gas y por tanto las estrellas son viejas
Galaxia sombrero NGC4549
Irregulares
Son pequeñas galaxias sin bulbo y con una forma mal definida. Las
Nubes de Magallanes son el prototipo de este tipo de galaxias.
Gran Nube de Magallanes
Grupos y cúmulos de galaxias
Las galaxias se encuentran casi siempre en grupos o largas
aglomeraciones denominadas cúmulos. El Grupo Local consiste en
nuestra propia galaxia, M31 (Andrómeda) y varias galaxias satélites
pequeñas entre las que se encuentran las Nubes de Magallanes.
Formax es un pequeño cúmulo de galaxias espirales y elípticas cerca del grupo local.
Cúmulos regulares. Poseen un núcleo central y una estructura esférica
bien definida. Son clasificados según su riqueza, esto es, el número de
galaxias dentro de un radio de 1,5 Mpc del centro (radio de Abell).
Típicamente tienen tamaños del orden 1-10 Mpc y masas del orden de ~
1014-1016 masas solares. El cúmulo de Coma (ver imagen a continuación)
por ejemplo es un cúmulo muy rico con miles de galaxias elípticas dentro
del radio de Abell.
Región central del cúmulo de Coma, una de las regiones más densamente pobladas a estas
escalas.
Cúmulos irregulares. No tienen un centro bien definido, son del mismo
orden de tamaño que los regulares pero mucho más pobres en masa (~
1012-1014 masas solares). Es cúmulo de Virgo es el ejemplo más cercano
de este tipo.
Cúmulo de Virgo, el cúmulo de galaxias irregular más cercano.
Estructuras a gran escala
Supercúmulos. Consisten habitualmente en cadenas de poco más de
una decena de cúmulos. Nuestro propio Supercúmulo Local está
centrado en Virgo y es relativamente pobre, con un radio de unos 15
Mpc. Los mayores supercúmulos, como el asociado con Coma, pueden
extenderse sobre unos 100 Mpc de distancia.
Vacíos, estructuras laminares y filamentos. Los muestreos de galaxias de
desplazamientos al rojo elevados revelan una estructura de pompas de
jabón, metafóricamente hablando, con las galaxias básicamente
confinadas en estructuras laminares y filamentosas. Los vacíos son la
característica observable dominante (ocupando el 90% del espacio) con
diámetros típicos de unos 25 Mpc y llegando a monstruos del tampo del
vacío de Bootes con un diámetro de algo más de 120 Mpc. También
destacan estructuras laminares como la "Gran Muralla" con unas
dimensiones del orden de unos 100 Mpc.
El muestreo de galaxias CfA muestra la estructura a gran escala hasta distancias del orden de 150
Mpc, esto es un 2% de la distancia hasta el borde del universo observable. Nosotros estaríamos
situados en el centro y la zona donde no hay galaxias representadas corresponde principalmente a
la proyección del plano de la Vía Láctea. La posición de las galaxias están representadas por
puntos blancos y las enormes estructuras filamentosas y laminares son tan evidentes como los
vacíos entre ellas a modos de pompas de jabón.
Muestreos de campo profundo
Desde la puesta en funcionamiento del telescopio espacial Hubble, disponemos
cada vez de más imágenes de galaxias extremadamente lejanas que muestran
cómo eran sólo un par de eones (miles de millones de años) después de la Gran
Explosión. Una de los misterios más interesantes que han revelado estas
imágenes es que las galaxias parecen haberse formado antes de lo predicho en la
mayoría de los modelos de formación.
Imagen de campo profundo de agrupaciones de galaxia tomada por el telescopio espacial Hubble
(se puede ver una animación aquí )
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