NEBULOSAS O GALAXIAS

A FINALES del verano y principios del otoño, puede observarse, en una noche despejada y oscura, desde el hemisferio norte, una hermosa franja plateada en el cielo. La parte másluminosa y amplia de esta banda corre desde la constelación del Cisne hasta la de Sagitario.

Anaxágoras la llamó gala (del griego, leche) y Eratóstenes galaxia. El mito griego dice que cuando Heracles (Hércules) era amamantado por Hera (Juno), éste escupió la leche y formó así esa franja en el cielo. Los romanos la llamaron Vía Láctea.

Los distintos pueblos de la Antigüedad le han atribuido diferentes interpretaciones, mismas que reflejan lo que era su mundo. Para los egipcios, se trataba de trigo desparramado por la diosa Isis; para los incas, polvo dorado de estrellas, para los nahuas, una serpiente de nubes; para los bosquimanos, cenizas luminosas desprendidas de las hogueras; para los esquimales, una banda de nieve; para los teutones, el camino al Valhalla.

Hoy en día llamamos galaxia a un conjunto de millones de estrellas, gas y polvo unidos entre sí por la fuerza de su propia gravedad. Nuestra galaxia es un sistema formado por unos cien mil millones de estrellas, una de las cuales es el Sol. A este gran sistema lo hemos bautizado con el nombre de Vía Láctea. Sin embargo, es mas común asociar este nombre con la banda difusa y brillante en el cielo que mencionamos anteriormente y que marca el plano central de la Galaxia.

Uno de los primeros hombres en observar el cielo a través de un telescopio fue Galileo Galilei (1564-1642), quien, al apuntar su telescopio hacia esta banda difusa, se dio cuenta de que la luz proviene de una multitud de estrellas demasiado débiles para ser visibles individualmentea simple vista. Galileo fue, posteriormente, amenazado y silenciado por la Iglesia católica por sostener que sus observaciones apoyaban el punto de vista de Copérnico, quien sostenía que la Tierra no ocupa un lugar privilegiado en el Universo.

Durante los tres siglos que siguieron al descubrimiento de Galileo acerca de la naturaleza de la Vía Láctea, muchos astrónomos pensaron que nuestra galaxia era todo el Universo. Se tenía la idea —correcta— de que se trataba de un sistema plano como una rueda, que se presenta como una banda vista desde el interior cuando se mira en dirección del plano. Reacios a abandonar la idea de un lugar privilegiado, muchos astrónomos pensaban que el Sol se hallaba en el centro de ese sistema (ten el centro del Universo!).



Durante el siglo XIX se construyeron cada vez mayores telescopios y con ello creció el interés en el estudio de las llamadas 'nebulosas', que, como pronto se dieron cuenta, eran de diversos tipos. Algunas se veían claramente como nubes de gas alumbradas por la luz que emiten las estrellas desde su interior. Probablemente la nebulosa más conocida de este tipo es la nebulosa de Orión que se puede ver con un telescopio pequeño en la estrella de en medio de la 'espada' del Gigante (Figura 1). Sin embargo, la naturaleza de otras nebulosas no era tan evidente. Algunas, como las llamadas nebulosas espirales, tenían una estructura muy diferente a las grandes nubes de gas (Figura 2).

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Figura 1. Nebulosa de Orión. Ésta es una nube de gas y polvo en nuestraGalaxia. El gas es iluminado por estrellas muy calientes embebidas en él.

En los albores del siglo xx, el debate entre los astrónomos acerca de la naturaleza de las nebulosas espirales se hizo más candente. Algunos sostenían que éstas eran galaxias, como la Vía Láctea, pero situadas a grandes distancias de ella. Este punto de vista había sido formulado ya un siglo antes por el gran filósofo Immanuel Kant, quien llamaba a dichas nebulosas universos islas. Otros astrónomos, sin embargo, creían que las nebulosas espirales eran también parte de nuestra galaxia, la cual, pensaban, contenía a todos los cuerpos celestes.

En 1920, ante una reunión de los miembros de la Academia de Ciencias Norteamericana, Heber Curtis y Harlow Shapley sostuvieron un debate acerca de las distancias relativas a las nebulosas espirales. En esa época, los métodos para determinar distancias a objetos muy lejanos apenas se empezaban a desarrollar. Aún hoy en día, éste continúa siendo un problema difícil en el campo de la astronomía.

Shapley acababa de demostrar que el Sol no está en el centro de la Vía Láctea; para ello se basó en la siguiente observación: alrededor del disco que define el plano de la Galaxia, se encuentran los llamados cúmulos globulares, enormes enjambres de forma esférica formados por miles de estrellas que, se piensa, tienen un origen y edad comunes. Los cúmulos globulares forman una especie de halo esférico alrededor del disco. Shapley encontró que el centro de esta distribución esférica —del halo— se encontraba a variosmiles de años luz del Sol. El centro de distribución de los cúmulos globulares marca el centro de la Galaxia. El valor que Shapley calculó para el tamaño de la Galaxia resultó demasiado grande debido a que no tomó en cuenta el efecto de absorción interestelar de la luz de las estrellas lejanas (esta absorción, debida fundamentalmente al polvo interestelar, reduce el brillo observado de las estrellas haciéndolas aparecer más distantes de lo que en realidad están). Debido a esta sobrevaluación de las dimensiones reales de la Galaxia, Shapley concluyó que la inmensa Vía Láctea contenía a las nebulosas espirales.

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Figura 2. Galaxia espiral vista de frente.

Curtis, por otro lado, afirmaba que, según sus observaciones, las nebulosas espirales se encontraban fuera de la Vía Láctea. La realidad es que, en ese momento Curtis no pudo dar una evidencia contundente en favor de su punto de vista. Sin embargo, tres años más tarde, Edwin Hubble, utilizando el nuevo telescopio dotado de un espejo 2.5 m de diámetro del Observatorio de Monte Wilson, demostró la existencia de estrellas variables en las nebulosas espirales más prominentes. También pudo mostrar que la variación del brillo en esas estrellas era igual a la de estrellas que se sabía a ciencia cierta eran parte de nuestra galaxia; en particular, los periodos de tiempo en que varía el brillo son proporcionales a la luminosidad o brillo intrínseco de las estrellas. Conociendo el brillo intrínseco de las estrellas variables en la nebulosa de Andrómeda, Hubble calculó,a partir de su brillo aparente, que debían encontrarse a una distancia mucho mayor que las dimensiones mismas de la Vía Láctea (aun considerando el valor de Shapley). Así, Hubble proporcionó la prueba definitiva de que la Vía Láctea es sólo una galaxia entre muchas.

Hoy en día, los astrónomos utilizan la palabra nebulosa para referirse a las nubes de gas en la Vía Láctea, y la palabra galaxia la refieren a los sistemas de billones de estrellas distribuidas —hasta donde podenios ver— por todo el Universo. La Vía Láctea es una galaxia de grandes dimensiones. El disco mide 100 000 años luz de diámetro y 1 500 años luz de grosor; el Sol se encuentra cerca de la mitad del disco, a unos 30 000 años luz del centro de la Galaxia. Andrómeda (también conocida como M311 o NGC 224 2) es una galaxia parecida a la nuestra, es la galaxia espiral más cercana —nuestra vecina— y se encuentra a dos millones de años luz de distancia.

 

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Figura 3. Galaxia espiral vista de canto.

Durante el primer tercio de este siglo, conforme los astrónomos empezaron a estudiar las galaxias con más y más detalle, otros tipos de galaxias fueron descubiertos, además de los de espirales. El mismo Hubble propuso un sistema de clasificación de las galaxias, según su forma, aún vigente en la actualidad. A continuación describiremos las características fundamentales de los distintos tipos de galaxias que se conocen.

La mayoría de las galaxias son espirales. Como ya hemos dicho, al describir la Vía Láctea, las galaxias espiralesson sistemas planos (Figura 3) en forma de un disco delineado por brazos espirales (como un rehilete plano). En el centro, tienen una parte abultada, llamada bulbo en cuyo interior se encuentra el núcleo de la galaxia.

Mientras que en el disco la densidad promedio es de una estrella en un volumen de 300 años luz cúbicos, en el bulbo es de tres estrellas en un volumen de un año luz cúbico. El bulbo central y el disco están circundados por el halo. El diámetro del halo de nuestra galaxia es de unos 300 000 años luz. Aproximadamente una tercera parte de las galaxias espirales muestran una barra en el centro, de la cual emergen los brazos (Figura 4). Éstas se llaman espirales barradas.

Existe otro tipo de galaxias, llamadas elípticas. Éstas tienen una apariencia mucho más simple que las espirales. Se trata simplemente de conjuntos de miles de millones de estrellas aglomeradas en un volumen elipsoidal (como un balón de futbol americano) o esférico (Figura 5). La densidad es mayor en el centro y tienen también halos. Estas galaxias tienen mucho menos gas y polvo interestelar que las espirales.

Un caso intermedio —en cuanto a su forma— son las galaxias llamadas lenticulares (con forma de lente): tienen un bulbo central y un pequeño disco de estrellas, en el que casi no hay gas ni polvo, y carecen de brazos espirales (Figura 6).

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Figura 4. Galaxia con barra.

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Figura 5. Galaxia elíptica.

Por último, de acuerdo a la clasificación original de Hubble, están las galaxiasirregulares; éstas forman una pequeña fracción de las galaxias y no pertenecen a ninguno de los grupos anteriores. No muestran una forma geométrica simple ni claramente definida. Muchas de ellas son pequeñas galaxias satélites de las grandes espirales. Tal es el caso, por ejemplo, de las Nubes de Magallanes (Figura 7), que son pequeñas galaxias satélites amarradas gravitacionalmente a nuestra galaxia y visibles a simple vista desde el hemisferio sur.

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Figura 6. Galaxia lenticular.

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Figura 7. La Nube Mayor de Magallanes. Galaxia irregular.