En algunas imágenes las galaxias parecen conchas enrolladas; en otras, óvalos luminosos y lisos o manchas de luz irregulares. Si la gravedad actúa en todas partes, ¿por qué no las reunió en esferas idénticas?
La forma de una galaxia depende del movimiento de su materia, de su reserva de gas y de su historia de interacciones; la dirección desde la que observamos también cambia su silueta. Una galaxia es un gran sistema de estrellas, gas, polvo y otros componentes ligados por la gravedad. No es un cuerpo sólido: sus partes siguen órbitas diferentes. Por eso la gravedad, por sí sola, no determina una única forma. NASA: tipos de galaxias.
Primero, giremos la misma galaxia
Imagina un plato redondo. Mirado de frente, su superficie parece un círculo. Inclínalo y verás un óvalo; casi de canto será una franja estrecha. El plato no ha cambiado. Ha cambiado su proyección, la imagen bidimensional que vemos.
Una galaxia espiral tiene igualmente un disco aplanado en el que pueden apreciarse brazos. Desde el canto, su dibujo suele quedar oculto: la luz estelar se superpone a lo largo de la línea de visión y el polvo puede crear una banda oscura. Una galaxia estrecha en una foto, por tanto, no pertenece automáticamente a un tipo distinto «con forma de aguja». NASA: brazos y ángulo de observación.
En el esquema solo cambia la inclinación de un mismo disco idealizado. Su materia no se reorganiza y ningún panel representa una etapa posterior de su vida.
De frente
Inclinación i: 0°
Razón de ejes b/a: 1
Disco inclinado
Inclinación i: 60°
Razón de ejes b/a: 0,50
Casi de canto
Inclinación i: 80°
Razón de ejes b/a: 0,17
Tres proyecciones del mismo disco circular ideal y delgado a i = 0°, 60° y 80°. El ángulo se mide desde la dirección perpendicular al disco. Es geometría, no tres edades ni tres tipos de galaxia. Se omiten el bulbo, el polvo y el grosor real; los brazos son esquemáticos.
Pero el ángulo de observación no lo explica todo. Una galaxia elíptica real no es simplemente una espiral vista desde una dirección poco favorable. Necesitamos saber cómo se distribuyen las estrellas en el espacio y cómo se mueven.
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Cuánto se aplana un círculo en la imagen
Para un disco circular ideal e infinitamente delgado, la razón entre el eje menor aparente b y el mayor a es
(b)/(a) = cosi.
El ángulo i se mide desde la dirección perpendicular al disco: 0° significa de frente y 90°, de canto. Para i = 60°, b/a = 0,5; para 80°, aproximadamente 0,17. Es un ejemplo geométrico propio, no una medida de una galaxia real.
Un sistema real tiene grosor, bulbo central, polvo y luz desigual; su disco puede no ser circular. Por eso la fórmula, por sí sola, no identifica el tipo de galaxia ni proporciona una inclinación fiable para cualquier imagen ovalada.
El gas puede perder energía y asentarse en un disco
En el gas interactúan partículas, se producen ondas de choque y la materia caliente puede liberar energía mediante radiación. Al enfriarse, parte de los movimientos desordenados se debilita y el gas puede concentrarse. Eso no significa que todo el gas pueda caer sin obstáculos hasta un único punto.
Si el sistema tiene un movimiento global de rotación, el enfriamiento no lo borra sin más. Esta propiedad se describe mediante el momento angular. El gas puede intercambiarlo entre distintas regiones y con el entorno; aun así, la rotación organizada ayuda a mantener un disco extenso. Las estrellas que nacen del gas de ese disco heredan su movimiento general. Barnes: estructura y evolución de las galaxias de disco.
Las estrellas normalmente no chocan unas con otras con tanta frecuencia como las partículas del gas. No pueden perder la energía de sus órbitas mediante el mismo proceso disipativo y «asentarse» todas en un plano delgado. Por eso importa no solo cuánta materia hay, sino en qué estado estaba cuando nacieron las estrellas.
El plato ayudaba a imaginar la proyección, pero la analogía termina aquí. Una galaxia no tiene una superficie sólida que sostenga mecánicamente las estrellas, y sus distintos radios no giran como partes de una rueda rígida.
Los brazos espirales son un dibujo en un disco en movimiento
En una galaxia espiral, la rotación del disco se combina con una distribución desigual de materia. La gravedad amplifica algunas concentraciones, el gas fluye y se comprime, y las estrellas jóvenes y brillantes destacan partes del dibujo. En el disco también hay estrellas más viejas: entre los brazos no quedan huecos vacíos. NASA: estrellas, gas y brazos.
No debemos imaginar un brazo como una cinta rígida con estrellas pegadas para siempre. En distintos modelos, los brazos pueden ser concentraciones semejantes a ondas o estructuras que cambian, se fragmentan y vuelven a formarse. También influyen la barra central —una estructura estelar alargada— y la gravedad de una galaxia vecina. No existe una explicación sencilla y única establecida para todas las espirales. Dobbs y Baba: revisión de los mecanismos de estructura espiral.
La comparación habitual con un atasco solo es útil para una parte de los modelos: el dibujo puede moverse de forma distinta a sus participantes. No significa que todos los brazos sean una misma onda inmutable ni que las estrellas frenen literalmente como coches.
Los movimientos menos ordenados producen un sistema estelar más volumétrico
En las galaxias elípticas, las estrellas ocupan un sistema tridimensional, a menudo ovalado, y siguen órbitas con distintas orientaciones. No necesitan un disco delgado en el que casi todas giren juntas. El sistema puede tener una rotación global: «distintas orientaciones» no significa ausencia total de rotación. Su luz uniforme suele estar dominada por poblaciones estelares antiguas y a menudo escasea el gas frío para formar nuevas estrellas. Esto no significa que no contengan ningún gas. NASA: galaxias elípticas.
Las interacciones pueden cambiar las órbitas estelares. En una fusión importante cambia el campo gravitatorio, los discos pueden alterarse y los movimientos de las estrellas pierden alineación. A la vez, el gas puede comprimirse y formar estrellas. Pero el resultado depende de las masas, las órbitas y el gas: no todo encuentro destruye un disco ni todas las elípticas comparten la misma historia. Barnes: fusiones y destino posterior de los discos.
Las galaxias lenticulares, o S0, tienen disco y bulbo central, pero carecen de brazos espirales destacados. Su reserva de gas frío y su actividad de formación estelar suelen ser pequeñas. Son un contraejemplo útil: un disco y un dibujo espiral son cosas diferentes. Distintos procesos, incluidos cambios en el suministro de gas e interacciones, pueden producir un aspecto similar. NASA: sistemas lenticulares.
Una forma irregular tampoco cuenta toda la historia
Las galaxias irregulares carecen de una estructura espiral clara o de una estructura elíptica uniforme. A veces la gravedad de una vecina estira la materia en colas y rompe la simetría. En otros casos destacan regiones desiguales de gas y formación estelar. El término describe el aspecto; no demuestra que el sistema acabe de colisionar o de nacer.
Por ejemplo, la galaxia enana irregular UGC 4459 contiene estrellas jóvenes y otras más antiguas. Su silueta desordenada no hace que todas tengan la misma edad. ESA/Hubble: la galaxia irregular UGC 4459.
También hay que distinguir un mapa de luz de un mapa de masa. Unas pocas estrellas jóvenes y brillantes pueden destacar mucho en una fotografía, mientras el polvo oculta parte de la luz. Por eso los astrónomos complementan las imágenes con medidas de movimientos y observaciones en otras longitudes de onda. Una sola silueta no permite reconstruir de forma única la estructura espacial y el pasado.
La clasificación sirve para comparar, no para adivinar edades
El famoso «diapasón de Hubble» coloca los tipos de galaxias unos junto a otros según sus rasgos morfológicos, es decir, su estructura visible. No es una secuencia única y demostrada que todas las galaxias recorran de elíptica a espiral o al revés. Un sistema puede cambiar, pero la forma por sí sola no determina ni su recorrido ni su reloj. ESO: significado del diapasón de Hubble.
Haz una predicción: si giramos de canto un disco espiral rico en gas, ¿se convierte en una galaxia elíptica? No. Cambian su imagen y la visibilidad de los brazos, no las órbitas estelares ni su estructura tridimensional. Una transformación real necesita cambios en el propio sistema.
Las distintas formas son huellas de movimientos, condiciones del gas e interacciones diferentes, vistas desde ángulos distintos. Al comparar otras imágenes galácticas, pregunta primero qué ves: ¿brazos, disco, bulbo, polvo o solo un óvalo general? Después, piensa qué medidas del movimiento y del gas faltan para explicar ese aspecto.