Galaxias elípticas: formación, características, tipos, ejemplos
Las galaxias elípticas son objetos astronómicos de forma elipsoidal. En su interior, estas galaxias albergan millones de estrellas, planetas, algo de gas, polvo y abundante materia oscura, vinculado todo gracias a la fuerza de gravedad.
Carecen de una estructura evidente y su luminosidad es bastante uniforme, ya que las estrellas se distribuyen regularmente hacia los bordes, donde la luz se difunde suavemente en forma de halo muy tenue.
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Los astrofísicos al principio pensaron que un gran colapso era lo que daba lugar a una galaxia elíptica, mismo que daba origen a una intensa formación de estrellas que finalmente cesaba. Esta hipótesis se apoya en el hecho de que la población estelar de estas galaxias es de mayor edad que la de los otros tipos.
Por otro lado, en las galaxias elípticas existe muy poca cantidad de gas y polvo, lo que se conoce como materia interestelar, que es precisamente la materia prima necesaria en la formación de nuevas estrellas.
Pero las observaciones actuales corroboran que pese a su aparente estabilidad, las galaxias no son estáticas. La fuerza de la gravedad hace que interactúan activamente unas con otras siempre que haya oportunidad.
Por eso, actualmente prevalece la hipótesis de que las galaxias elípticas tienen orígenes diversos y que es probable que galaxias de otras formas lleguen con el tiempo a convertirse en elípticas.
La atracción gravitatoria puede originar colisiones que produzcan una eventual fusión. Eventos de tal magnitud no son infrecuentes, ya que la gravedad abre las puertas a esta posibilidad. Más aún, las galaxias elípticas suelen encontrarse en medio de cúmulos galácticos, donde existe oportunidad de atrapar material y fusionarse con otras galaxias.
Lo confirma el hecho de que se han detectado estrellas azules y jóvenes en el interior de algunas galaxias elípticas -galaxias enanas azules-, demostrando que no carecen del todo de materia interestelar.
También se ha sugerido que cuando las galaxias en espiral agotan su materia prima, evolucionan hacia la forma lenticular, esto es, una forma de disco sin brazos espirales. Colisiones sucesivas con otras galaxias daría lugar a la pérdida del disco y a la transformación en elipsoide.
Para tener un acercamiento a las dimensiones en el universo, las unidades de distancia comúnmente usadas en la Tierra no son apropiadas. En astronomía son de uso común el año-luz, el parsec (pc) y el kiloparsec (kpc):
1 kpc = 1000 pc = 3300 años-luz
En la medida de la masa de objetos tan enormes como las galaxias se utiliza la unidad llamada masa solar, que se denota como M☉ equivalente a 2 x 10^30 kg.
En cuanto a las características generales de las galaxias elípticas está claro que la más distintiva es su forma, las hay desde casi esféricas hasta elipsoides muy achatados.
Tal como se explicó al comienzo, las galaxias elípticas son muy poco estructuradas. Tienen una distribución bastante regular de forma elipsoidal y están rodeadas de un tenue halo luminoso, de mayor o menor extensión. Carecen de disco u otra estructura que destaque notablemente.
Pueden tener galaxias satélites, galaxias mucho más pequeñas que están bajo su dominio gravitatorio, aunque esto no es exclusivo de las galaxias elípticas, porque nuestra Vía Láctea, una galaxia espiral barrada, tiene a las Nubes de Magallanes como satélites.
Algunas también tienen cúmulos globulares de estrellas, que pueden confundirse con galaxias elípticas enanas. En lo que respecta a la cinemática, las estrellas que conforman una galaxia elíptica suelen seguir trayectorias complicadas y se cree que el momento angular de la galaxia es de escasa magnitud.
Hay mucha variabilidad en cuanto al tamaño. Como tienen poco gas y polvo interestelar, la masa de una galaxia elíptica es masa estelar. La cantidad de estrellas puede variar desde unos cuantos millones de estrellas hasta un millón de millones de estrellas.
Las estimaciones hasta la fecha arrojan diámetros de 1-200 kpc y en casos excepcionales 1 Megaparsec -unos 3 millones de años luz-.
Normalmente la masa está en el rango de 10^6-10^13 M☉. En la vecindad de nuestra galaxia la Vía Láctea abundan galaxias elípticas de pequeño tamaño, también llamadas galaxias enanas.
En el otro extremo están las galaxias elípticas gigantes, de extraordinaria luminosidad. De hecho esta clase cuenta con las galaxias de mayor tamaño que se conocen, que generalmente están al centro de los cúmulos de galaxias, así que muy posiblemente deban su inmenso tamaño a la fusión con galaxias vecinas.
El astrónomo Edwin Hubble clasificó las galaxias de acuerdo a su forma y estableció cinco patrones básicos. En su clasificación se incluyen: galaxias elípticas, lenticulares, espirales, espirales barradas e irregulares. La mayoría de las galaxias, cerca de un 90 % son elípticas o en espiral.
Hubble colocó a las galaxias elípticas al inicio de su esquema clasificatorio, refiriéndose a ellas como “galaxias de tipo temprano” porque creía que más tarde evolucionaban hacia otras formas.
Si a es el semieje mayor y b el semieje menor de la elipse, la elipticidad e viene dada por:
E = 1 – b/a
E es una medida indicativa de que tan achatada es la elipse, por ejemplo si a y b son valores muy cercanos, el cociente b/a es aproximadamente 1 y la elipticidad es nula, resultando en una galaxia esférica.
El mayor valor aceptado para E es 3 y en la clasificación de Hubble, el primer lugar a la izquierda lo ocupan las galaxias esféricas, a las cuales se denota como E0, seguidas por los tipos intermedios E1, E2,… hasta llegar a EN, donde N = 10 (1- b/a).
Las más achatadas que se conocen llegan hasta E7, ya que por encima de este valor la estructura de la galaxia se pierde.
El mismo Hubble modificó su clasificación original a medida que fue llegando más información. También lo hicieron otros astrofísicos para incluir nuevas características aparte de la mera forma elipsoidal. Para ello se comenzaron a utilizar otras letras, así como también letras minúsculas.
Fuera de la secuencia de Hubble, Ralf Bender y sus colaboradores propusieron en 1988 dos nuevos términos para clasificar las galaxias elípticas, que no solamente toman en cuenta la forma, sino también otras características muy importantes.
De esta manera fueron agrupadas en “boxy” y “disky”, que se traducen respectivamente en cuadradas y discoidales. Esta clasificación se hizo atendiendo a las líneas isofotas, que unen puntos con idéntica luminosidad sobre la superficie galáctica.
Curiosamente, estas líneas no siguen forma elíptica. En algunas galaxias tienden a ser más bien rectangulares y en otras toman la forma de un disco, de ahí el nombre.
Las cuadradas tienen una luminosidad mayor, son más grandes y más activas, en el sentido de que poseen fuentes de radio, así como de rayos X. Las discoidales son más tranquilas en este aspecto y su luminosidad es menor.
Así que aun teniendo la misma clasificación en la secuencia de Hubble, dos galaxias elípticas pueden tener distintas características si una de ellas es boxy o cuadrada y la otra es disky o discoidal. Estas tenderían a poseer mayor rotación, mientras que las boxy podrían ser el resultado de muchas fusiones e interacciones galácticas.
Se trata de galaxias elípticas tan colosales que es imposible dejarlas pasar por alto cuando se toca el tema. Pueden llegar a tener 1 Mega-parsec de ancho y se encuentran en medio de los cúmulos galácticos.
Probablemente su tamaño se debe a que son el resultado de la fusión de varias galaxias: entre 1013 y 10 14 M☉. Poseen un núcleo central muy brillante y albergan cientos de miles de cúmulos globulares. Además se presume que contengan gran cantidad de materia oscura, necesaria para explicar que se mantenga cohesionada.
La más grande de todas hasta los momentos es IC 1101 en el cúmulo Abell 2029, en la constelación de Virgo. La descubrió William Herschel en 1790 y se estima un diámetro máximo de 6 millones de años-luz.
Puesto que su núcleo es extremadamente activo, no parece probable que albergue formas de vida, o al menos no como la conocemos en la Tierra.
Las galaxias elípticas suelen encontrarse en medio de cúmulos de galaxias, que son asociaciones de galaxias más o menos grandes. En la constelación de Virgo y en Coma Berenice existen cúmulos notables.
Ya que la mayoría de las galaxias están tan lejanas, al ojo es bastante difícil identificarlas, pero mediante telescopios o incluso unos binoculares de buena calidad, es posible distinguir galaxias de todos los tipos.
En la red hay muchos mapas, así como aplicaciones para descubrir objetos astronómicos. Las galaxias no suelen tener nombres propios, salvo pocas excepciones como la Vía Láctea, Andrómeda, la galaxia del Remolino o Whirlpool y la galaxia del Sombrero.
La mayoría se denota con un código de catálogo: el catálogo Messier (M), el catálogo NGC o Nuevo Catálogo General y el Catálogo Índice IC, por sus siglas en inglés.
El objeto estelar conocido como M87 (o NGC 4486) pertenece al cúmulo de galaxias de la constelación de Virgo. Está entre las galaxias elípticas más cercanas a la Tierra, a unos 53 millones de años-luz y es del tipo boxy descrito en el apartado anterior. Posee un núcleo muy activo en cuanto a la emisión de radiofrecuencias y plasma.
Tiene más o menos el doble de masa que nuestra Vía Láctea, sin incluir la materia oscura. De poderse detectar esta, M87 resultaría ser unas 200 veces más masiva que la Vía Láctea. Se han identificado unos 12.000 cúmulos globulares en M87.
M87 emite un chorro de materia de unos 5000 años-luz de largo, que se cree proviene de un colosal agujero negro rodeado de material caliente que no está exactamente en el centro.
Esta es una galaxia elíptica enana que acompaña a Andrómeda, en la constelación del mismo nombre. Por ser muy compacta y estar en rotación alrededor de un objeto muy masivo, algunos expertos sugieren que se trata del núcleo de una antigua galaxia desmembrada por algún colapso gravitatorio.
Es posible que en tiempos remotos haya colisionado con la misma Andrómeda y en las imágenes se puede apreciar cómo las estrellas exteriores de M32 son atraídas inexorablemente hacia su vecina más grande.
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