?Por qu¨¦ nuestra galaxia tiene forma de espiral?

La pregunta es muy interesante y muy relevante para los estudios que hacemos. Entender por qu¨¦ las galaxias tienen la forma que tienen y c¨®mo su estructura se relaciona con sus procesos de formaci¨®n y su evoluci¨®n es una parte fundamental de mi investigaci¨®n. Es importante que sepas que el hecho de que nuestra galaxia sea espiral no es una rareza, hay much¨ªsimas que tienen una forma muy parecida. De hecho, la mayor¨ªa de las galaxias son espirales. Propiedades como su masa, su entorno o la edad del universo influyen en que ese n¨²mero sea mayor o menor. Clasificamos las galaxias en dos tipos: el¨ªpticas y espirales. Cuando el universo era m¨¢s joven, la fracci¨®n de galaxias espirales era mucho mayor que ahora que el universo es m¨¢s viejo ya que las galaxias se van transformando en el¨ªpticas por procesos internos que llamamos seculares. Adem¨¢s, en general, cuanto m¨¢s peque?as son las galaxias, m¨¢s probabilidades hay de que sean espirales en vez de el¨ªpticas.

Para entender por qu¨¦ tienen esta forma hay que saber que una galaxia est¨¢ compuesta por estrellas, nubes de gas y polvo y materia oscura. Esa composici¨®n la podemos considerar como un fluido, es decir, las galaxias se comportan como un fluido. Si tenemos unas part¨ªculas con una velocidad de rotaci¨®n inicial y un pozo de potencial gravitatorio, la f¨ªsica de fluidos hace que se genere un disco rotante de igual manera que cuando abrimos un grifo el agua cae por el desag¨¹e haciendo c¨ªrculos o cuando removemos la espuma de una taza de caf¨¦ frecuentemente se forman estructuras espirales). La actuaci¨®n de la gravedad y la conservaci¨®n del momento angular hacen que se aplane toda la materia y se forme un disco muy finito que conserva esa rotaci¨®n. Cuando las galaxias evolucionan y se hacen cada vez mayores, esa velocidad de rotaci¨®n se va perdiendo por movimientos de fricci¨®n. Entonces, las velocidades aleatorias empiezan a dominar y las galaxias se hacen m¨¢s el¨ªpticas, se distorsiona ese movimiento tan ordenado. Los choques entre galaxias, que son relativamente frecuentes, tambi¨¦n destruyen la forma espiral de las galaxias. Por lo general las galaxias el¨ªpticas son viejas y ya han dejado de formar estrellas y, tambi¨¦n por lo general, las galaxias espirales todav¨ªa conservan muchas estrellas j¨®venes e incluso siguen formando estrellas nuevas, como ocurre en la V¨ªa L¨¢ctea.

Cuanto m¨¢s peque?as son las galaxias, m¨¢s probabilidades hay de que sean espirales en vez de el¨ªpticas

Una galaxia espiral es muy aplanada, con una dimensi¨®n privilegiada que es la del disco, donde est¨¢n contenidas la mayor parte de las estrellas. En ese disco puede o no haber brazos espirales. Los brazos espirales son zonas en las que la densidad de estrellas es mayor y eso funciona como unas ondas de perturbaci¨®n, las estrellas que vienen por detr¨¢s chocan y se acumulan y eso hace que los brazos espirales sean cada vez mayores (es precisamente en los brazos donde se forman m¨¢s estrellas). Las galaxias espirales pueden tener un bulbo en el centro, que tiene una forma m¨¢s esf¨¦rica y, casi siempre, contiene una poblaci¨®n estelar m¨¢s vieja; adem¨¢s pueden tener tambi¨¦n una barra, que es cuando los brazos espirales no llegan del todo al centro de la galaxia sino que hay una estructura entre ellos y el centro con forma, precisamente, de barra. Hay muchos estudios sobre por qu¨¦ surgen las barras y qu¨¦ implicaciones tienen en la evoluci¨®n de las galaxias pero todav¨ªa es un frente de investigaci¨®n abierto.

Adem¨¢s, las galaxias espirales tienen un halo que es como una esfera en la que hay estrellas muy dispersas con velocidades m¨¢s aleatorias que las del resto de la galaxia que est¨¢n en el disco. Y luego est¨¢, por supuesto, la componente de materia oscura. Todas las galaxias se forman en halos de materia oscura, que es algo que no hemos sido capaces de observar aunque s¨ª de detectar. La forma en la que se detect¨® la materia oscura fue porque la velocidad de rotaci¨®n que vemos en la parte m¨¢s externa de las galaxias es mayor de lo que ser¨ªa si no existiera esa materia oscura. Este hecho fue descubierto por una astrof¨ªsica estadounidense llamada Vera Rubin.

La V¨ªa L¨¢ctea tiene bulbo, halo y materia oscura y es muy posible que tenga barra aunque no estamos totalmente seguros. Y tiene cinco brazos espirales, en uno de los cuales, bastante a las afueras, est¨¢ nuestro sistema solar.

Helena Dom¨ªnguez S¨¢nchez es doctora en astrof¨ªsica e investigadora en el Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC, Barcelona).

Pregunta enviada v¨ªa email por No¨¦ Mart¨ªnez Garc¨ªa

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