Las galaxias espirales tienen aspecto variado: un núcleo brillante con dos brazos a su alrededor.

En algunas, los brazos aparecen muy cerrados alrededor de un núcleo brillante. En otras, en cambio, tienen un núcleo débil con brazos muy abiertos y extendidos. Esos brazos nacen del núcleo central (de forma más o menos simétrica); y a medida que se alejan, se curvan a su alrededor. En ciertas galaxias, los brazos espirales suelen presentar varias vueltas alrededor del núcleo.

Todas las espirales rotan lentamente alrededor de un eje que pasa por su núcleo, de tal manera que los brazos van quedando rezagados durante la rotación. Nuestra galaxia es de ese tipo, siendo la banda de la Vía Láctea (visible desde la Tierra) una indicación clara de su espesor. Por otra parte, Andrómeda es la galaxia espiral más próxima a la nuestra, a un distancia de 2 millones de AL.

Una variedad (menos frecuente) de galaxias de espirales, es llamada galaxias barradas: son similares a las espirales pero diferenciadas por la presencia de una barra estelar luminosa que cruza el núcleo y de cuyos extremos, nacen dos brazos espirales.

Todas las galaxias espirales (normales y barradas) tienen los siguientes objetos en común: cúmulos estelares, estrellas brillantes, nebulosas (gas) y materia oscura (polvo). El disco de las galaxias espirales es rico en estrellas jóvenes. Las estrellas más antiguas se encuentran típicamente alrededor del núcleo, en el Bulbo Galáctico.

Otras galaxias, de brillo homogéneo, presentan un aspecto circular o elíptico, no mostrando un núcleo destacado: son las galaxias elípticas. Estas galaxias tienen tamaños muy variados; algunas son gigantescas (más grandes que las espirales) y otras (la mayoría); son pequeñas, sólo algo mayores que los cúmulos globulares de la Vía Láctea. Las galaxias elípticas parecen compuestas exclusivamente de estrellas, ya que no se detectan nebulosas brillantes o regiones oscuras, lo cual sugiere que es escasa la existencia de gas y polvo; las estrellas más brillantes de las elípticas son de color rojo. Un ejemplo de este tipo de galaxias son los satélites de Andrómeda M32 y M110

Finalmente, existe un grupo poco numeroso de irregulares, compuesto por galaxias de formas no definidas; como ejemplos pueden mencionarse a las dos Nubes de Magallanes. En las galaxias irregulares se detecta la presencia de nebulosas gaseosas y nubes oscuras de polvo.

LAS GALAXIAS ELÍPTICAS

Las galaxias elípticas, habiendo agotado su provisión de gas fresco, no pueden ya formar estrellas, y mayormente contienen estrellas muy antiguas. El bulbo central de las galaxias espirales es bastante similar a una galaxia elíptica, pero más pequeño.

Durante décadas, los astrónomos que estudiaban las galaxias elípticas pensaron que la velocidad de rotación de estos sistemas estelares esféricos determinaba si serían de forma redondeada u ovalada, con las elípticas de más rápida rotación siendo las más planas. Sin embargo, detallados estudios de miles de elípticas durante los años, ahora sugieren una imagen completamente distinta. Las elípticas y los bulbos son soportados en contra de su propia gravedad, lo que causaría que se encogieran, debido al movimiento aleatorio de las estrellas, bastante como el movimiento de las moléculas en un gas caliente. La distribución del movimiento estelar determina la forma final de la galaxia, esto es, si es esférica, ovalada, o muy aplanada.

En los últimos años, los astrónomos también han descubierto que formas de galaxias aparentemente simples, ocultan los complejos y violentos eventos que ocurrieron hace mucho en estas galaxias.

Algunas contienen densos núcleos en los que millones de estrellas se mueven en órbitas completamente diferentes de las de las estrellas más alejadas del centro de la galaxia.

En muchas formas, los núcleos de algunas se asemejan a poblaciones aisladas transplantadas desde afuera de la galaxia. Los astrónomos están comenzando a pensar que estos núcleos son los restos de galaxias compañeras que fueron consumidas cuando se acercaron demasiado a estas galaxias elípticas, hace muchos millones de años. Cuando las galaxias chocan, los campos gravitatorios rápidamente cambiantes también pueden sincronizar las órbitas estelares, creando los grandes anillos de estrellas que rodean como halos a algunas galaxias elípticas.

Las galaxias elípticas también contienen algunas de las más antiguas estrellas en el universo. Mientras las elípticas y espirales continúan produciendo nuevas estrellas, incluso hasta nuestros días, la mayoría de las elípticas dejaron de formar estrellas hace más de 10.000 millones de años, durante lo que debe haber sido una gran época de formación estelar.

Las elípticas contienen poco o ningún gas o polvo propio, aparentemente habiendo consumido él que tenían, hace mucho, cuando sus estrellas nacieron. Aquellas elípticas que contienen mayores concentraciones de gas y polvo, aparentemente acumularon el material porque engulleron a sus galaxias compañeras.

Es posible que el material acumulado de estos encuentros se hunda poco a poco hacia el núcleo de la galaxia, y en muchos casos, genere nuevas generaciones de estrellas masivas y luminosas.

Eventualmente durante el curso de millones de años, el gas alcanza el centro de la galaxia, donde agujeros negros super-masivos podrían esperar al acecho por un nuevo suministro de combustible.

Como su nombre lo indica, éstas galaxias poseen una forma elíptica, existiendo desde algunas esféricas, hasta otras muy alargadas. Su apariencia es homogénea, es decir, similar. Gracias a la espectroscopía, se ha comprobado que éstas galaxias giran lentamente. Se ha observado también, mediante estudios fotométricos, que su forma no es elipsoide de revolución sino elipsoide de tres ejes.

Tienen una masa de entre 100 millones y 10 billones de veces la masa de nuestro Sol. Las galaxias están compuestas por estrellas gigantes rojas, frías, viejas; estrella antiguas del núcleo de nuestra galaxia. Debido a que las estrellas que la componen son gigantes rojas, el color de la galaxia es rojizo. No presentan actividad actual, es decir, no se crean estrellas nuevas, ya que casi no poseen gas interestelar. Algunas contienen gas y polvo y son fuentes de ondas de radio intensas.

Este tipo de galaxias –opinan algunos- es el más común que se encuentra en el universo. Las más grandes, aunque raras, poseen un diámetro de al menos 100,000 años luz y pueden albergar a más de 10 billones de estrellas. Son pocas las galaxias elípticas brillantes, que solo constituyen un 20%. Las elípticas enanas débiles son las más comunes y contienen unos pocos millones de estrellas y un diámetro no mayor a los 1,000 años luz. Ejemplos de elípticas brillantes se pueden encontrar en la constelación de Virgo, M84 y M86, pero como mencionamos anteriormente, este tipo de galaxias son escasas.

LAS SUPERNOVAS EN LAS GALAXIAS

Las supernovas de Tipo Ia, que acontecen al explotar una estrella de baja masa y sin hidrógeno, aparecen en todas las galaxias – elípticas, espirales e irregulares. Las supernovas de Tipo II, que acontecen al explotar una estrella caliente y masiva,  nunca se han detectado en galaxias elípticas, solo ocasionalmente en galaxias irregulares, y son muy comunes en los brazos de galaxias espirales. Las supernovas de Tipos Ib y Ic, originadas en estrellas masivas con escasez de Hidrógeno, tampoco ocurren en galaxias elípticas.

Las galaxias elípticas se cree que consisten solamente de estrellas viejas y de baja masa,  y por tanto las supernovas de Tipo Ia podrían de alguna manera provenir de estrellas de baja masa (como las enanas blancas). Puesto que las galaxias espirales contienen una mezcla de estrellas de baja  y alta masa, no resulta sorprendente que en ellas se detecten los dos tipos Ia y II.

Las supernovas de Tipo Ia tienden a evitar los brazos de galaxias espirales. Puesto que los brazos espirales son un lugar donde ha habido formación estelar reciente, las supernovas de Tipo Ia puede que exploten en estrellas más viejas y de menor masa. Probablemente los progenitores de las supernovas de Tipo Ia no son muy masivos, puesto que las estrellas de más masa viven muy corto tiempo.

POBLACIÓN DE ESTRELLAS EN LAS GALAXIAS

El estudio de las galaxias, incluida la nuestra propia, ha conducido a los astrónomos a clasificar las estrellas en dos categorías: Población I  y Población II. La Población I contiene brillantes estrellas azules de los tipos O y B, tales como las que constituyen los cúmulos abiertos de las Pléyades y las Hyades, y todos aquellos objetos estelares, incluido el polvo interestelar, que se hallan en los brazos de las galaxias espirales. La Población II contiene todos los tipos de estrellas que se encuentran en los núcleos de las galaxias espirales y elípticas y también en los cúmulos globulares que envuelven a las espirales. Estas "poblaciones” fueron sugeridas por el astrónomo americano Walter Baade después de estudiar las fotografías de galaxias obtenidas con el reflector de 5 metros de monte Palomar.

La Población II –típica en las galaxias elípticas- no contiene ninguna estrella brillante azul o blanquiazul, y las gigantes que contiene son rojas. En la Población I sucede lo contrario, siendo las más brillantes estrellas gigantes y súper gigantes azules o blanquiazules. La Población I contienen estrellas jóvenes y la Población II está constituida por estrellas viejas. No sólo hay una ausencia de estrellas jóvenes en la Población II, sino que tampoco aparece polvo interestelar a su alrededor, material del que nacen las estrellas. Todo esto concluye que las estrellas de la Población II son más viejas que las de la Población I.

EMISIÓN INFRARROJA DE LAS GALAXIAS

La radiación infrarroja de las galaxias se origina básicamente en tres tipos de fuentes: estrellas, gas interestelar y polvo. Las ondas emitidas por las estrellas alcanzan su máximo nivel en la banda infrarroja cercana al espectro visible (longitudes de onda de 1 a 3 micrones). La radiación emitida por átomos y moléculas de gas interestelar es sólo un pequeño porcentaje de la radiación infrarroja generada por las galaxias. La fuente primaria de radiación infrarroja más allá de los 3 micrones es la emisión térmica de las partículas de polvo calentadas por la luz de las estrellas.

Las galaxias elípticas son débiles en el infrarrojo porque tienen poco gas y polvo. Las galaxias espirales, que son ricas en gas y polvo, son fuentes infrarrojas intensas gracias a que en ellas aún hay actividad de formación estelar. Aproximadamente la mitad de la luminosidad de una típica galaxia espiral se irradia en longitudes de onda del infrarrojo lejano.

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