Información general

Las galaxias nos muestran cómo se organiza la materia a gran escala en el universo. Para comprender la naturaleza y la historia del universo, los científicos estudian cómo está organizada actualmente la materia y cómo ha cambiado esa organización a lo largo del tiempo cósmico. De hecho, en nuestra búsqueda de esta comprensión, los científicos examinan cómo la materia se distribuye y se comporta en diferentes escalas de tamaño. Desde observar la forma en que se construye la materia a nivel de las partículas subatómicas hasta las inmensas estructuras de galaxias y materia oscura que abarcan el cosmos, cada escala nos da pistas importantes sobre cómo se construye y evoluciona el universo.

Espirales y elípticas

Telescopios como Hubble han capturado muchas imágenes hermosas de majestuosas galaxias espirales, como esta, que se conoce como NGC 3344.

Pero las galaxias no siempre han tenido este aspecto. Las grandes espirales con las que estamos tan familiarizados (de hecho, la nuestra es una de ellas) se formaron a lo largo de miles de millones de años mediante varios procesos diferentes, incluyendo el choque entre galaxias más pequeñas. Se cree que las galaxias elípticas gigantes también se forman por el proceso de colisión de galaxias de tamaño similar, que se alteran entre sí y se fusionan. De hecho, se cree que casi todas las galaxias de gran tamaño han sufrido al menos una fusión importante desde que el universo tenía 6.000 millones de años.

¿En qué se diferencian las galaxias más antiguas?

Cuando observamos galaxias muy lejanas, vemos una imagen completamente diferente. Muchas de estas galaxias tienden a ser pequeñas y grumosas, y suelen tener una gran cantidad de formación estelar en sus enormes nódulos. La interrogante de cómo estas galaxias grumosas evolucionan y desarrollan su estructura a lo largo del tiempo es una gran pregunta abierta en astronomía, y el telescopio espacial James Webb está ayudando a los astrónomos a obtener más información.

Preguntas abiertas

Otras preguntas sin respuesta sobre las galaxias son las siguientes:

• ¿Cómo se formaron las primeras estrellas y galaxias?
• ¿Cómo acabamosteniendo la gran variedad de galaxias que vemos hoy en día?
  No solo vemos galaxias espirales organizadas y estructuradas en el universo moderno; también vemos esas elípticas gigantes que mencionamos anteriormente, y otras galaxias en una amplia variedad de formas y tamaños irregulares.

Ahora sabemos que los agujeros negros extremadamente grandes habitan en el centro de la mayoría de las galaxias, pero ¿cuál es la naturaleza de la relación entre los agujeros negros y la galaxia que los alberga? También hay más que entender sobre los mecanismos que ocasionan la formación de estrellas, ya sea que esta ocurra en el interior de una galaxia o debido a una interacción o fusión con otra galaxia.

Algo que sí sabemos es que las galaxias todavía se están formando y acoplando hoy en día. Existen muchos, muchos ejemplos de galaxias que chocan y se fusionan para formar nuevas galaxias. ¡Y en nuestro propio vecindario local del espacio, la galaxia de Andrómeda se dirige hacia la Vía Láctea para una probable colisión futura dentro de muchos miles de millones de años! (Dato curioso: el espacio es tan grande que cuando las galaxias colisionan, las estrellas dentro de ellas rara vez chocan también).

Preguntas clave

• ¿Cómo se forman las galaxias?
• ¿Qué les da su forma?
• ¿Cómo se distribuyen los elementos químicos a través de las galaxias?
• ¿Cómo influyen los agujeros negros centrales de las galaxias en sus galaxias anfitrionas?
• ¿Qué sucede cuando las galaxias pequeñas y grandes chocan o se unen?

La función de la materia oscura

Los modelos computcionales que los científicos han creado para entender la formación de galaxias indican que las galaxias se crean cuando la materia oscura se fusiona y se agrupa. La materia oscura es una forma invisible de la materia cuya masa total en el universo es aproximadamente cinco veces mayor que la de la materia “normal” (es decir, los átomos). Puede considerarse como el andamiaje del universo. La materia visible se acumula dentro de esta armazón en forma de estrellas y galaxias. La forma en que la materia oscura se “agrupa” es que los objetos pequeños se forman primero y se juntan para formar otros más grandes. Esta es una animación que muestra la distribución de la materia oscura en el universo en la actualidad, basada en la Simulación del Milenio, ¡la mayor simulación de n cuerpos llevada a cabo hasta el momento!

Esta acumulación de grandes sistemas está acompañada de la formación de estrellas luminosas a partir de gas y polvo. A medida que las estrellas evolucionan y finalmente mueren, dan paso a nuevas generaciones de estrellas. Los científicos creen que la interacción de las estrellas y las galaxias con la materia oscura invisible produjo las galaxias actuales, organizadas en lo que se conoce como la “secuencia de Hubble de las galaxias”, que se muestra a la derecha.

La formación de galaxias continúa

Este proceso de ensamblaje de las galaxias todavía está ocurriendo hoy en día: vemos muchos ejemplos de galaxias que chocan y se fusionan para formar nuevas galaxias. ¡En nuestro propio vecindario local del espacio, la galaxia de Andrómeda se dirige hacia la Vía Láctea para una posible colisión futura… dentro de muchos miles de millones de años! Hoy en día, los científicos saben que las galaxias existieron alrededor de mil millones de años después del Big Bang. Aunque la mayoría de estas galaxias antiguas eran más pequeñas e irregulares que las galaxias actuales, algunas son muy similares a las que vemos cerca hoy en día.

La función del telescopio espacial James Webb

El telescopio espacial James Webb está observando galaxias muy atrás en el tiempo y es de esperar que responda a estas preguntas. Al estudiar algunas de las galaxias más antiguas y compararlas con las galaxias actuales, es posible que podamos comprender su crecimiento y evolución. Webb también permite a los científicos recopilar datos sobre los tipos de estrellas que existían en estas galaxias muy primitivas. Las observaciones de seguimiento mediante la espectroscopia de cientos o miles de galaxias ayudarán a los investigadores a comprender cómo se formaron y acumularon elementos más pesados que el hidrógeno a medida que la formación de galaxias avanzaba a lo largo de las diferentes edades. Estos estudios también revelarán detalles sobre la fusión de galaxias y arrojarán luz sobre el proceso mismo de formación de las galaxias.