FORMACIÓN DE GALAXIAS El Universo actual tiene una edad estimada de aproximadamente 13,700 millones de años. En ese tiempo se ha ido transformando y en la imagen se muestran algunas épocas importantes que han marcado su evolución. En el estado inicial, cuya duración aproximada es del orden de sextimillonésimas de segundo, el vacío cuántico produjo la expansión desenfrenada del universo y éste se transformó en materia y campos. En los primeros segundos de vida del universo, sólo existían partículas y radiación con temperaturas y energías muy elevadas. A medida que se expande el universo, se enfría y se van formando partículas más complejas hasta llegar a formar átomos. Esto ocurre a la edad de 400 mil años y es entonces cuando se produce la radiación cósmica de fondo, la cual viaja sin interactuar ya con la materia. Dicha radiación se observa actualmente en la región de las microondas y es el fósil más antiguo que tenemos del universo caliente. Posteriormente, los grumos de materia más tenues, principalmente conformados por materia oscura, se van haciendo cada vez más densos por la acción de la gravedad y así se va tejiendo la telaraña cósmica que luego atrapa al gas y en su interior forma a las galaxias y a las estrellas. Las galaxias siguen creciendo y evolucionando hasta adquirir sus formas actuales, todo esto en un universo en expansión. El eslabón entre el universo caliente y el actual es la formación y evolución de galaxias. Investigadores del Instituto de Astronomía de la UNAM estudian teórica y observacionalmente dicho eslabón de la historia del universo habiendo hecho contribuciones importantes en este campo. GALAXIAS ACTIVAS Ó CON NÚCLEO ACTIVO Existen en el Universo un conjunto de galaxias cuyos centros ó núcleos son muy brillantes. La mayor parte de la luz que emiten proviene de una región que mide poco menos que el tamaño de nuestro sistema solar). Los astrónomos comenzaron a estudiar a las galaxias activas en la época años sesenta, que marca la época en que se descubrieron los cuásares. Desde entonces se ha tratado de comprender el origen del brillo intenso observado en sus núcleos, el tipo de combustible necesario para producir la emisión observada en ellos y hasta el tipo de galaxia que los alberga. Entonces, ¿por qué son tan luminosas? Desde los años setenta se propuso la existencia de un agujero negro en los centros de estas galaxias, el cual resulta ser del orden de cientos de millones de veces más masivo que nuestro Sol. El agujero negro se encuentra acretando material (como gas y estrellas de la galaxia anfitriona) y debido a esto se produce radiación muy intensa. El material acretado llega finalmente al núcleo para alimentar al agujero negro central. En la Figura 1 se muestra una galaxia con núcleo activo. La galaxia que lo alberga es de tipo espiral (tiene brazos espirales) y desde el núcleo emanan jets, los cuales están formados por chorros de material colimado que proviene de una región muy próxima al agujero negro. Los jets emiten luz predominantemente en la región de las radiofrecuencias, aunque también se han observado en el óptico y los rayos X. Dependiendo de la orientación del jet con respecto al observador, se pueden observar distintas propiedades las cuales caracterizan a distintos tipos de galaxias activas. En el Instituto de Astronomía de la UNAM existe un grupo dedicado al estudio de las galaxias con núcleo activo, en especial al estudio de los cuásares, blázares, radio galaxias y galaxias tipo Seyfert. GALAXIAS EN COLISIÓN Se ha observado que cuando las galaxias se acercan demasiado y colisionan se puede llevar material al núcleo vía procesos de acreción y formar un agujero negro en su centro. Las colisiones también inducen cambios en la forma de las galaxias. Para estudiar la evolución de las galaxias es importante desarrollar programas computacionales específicos que reproduzcan ó modelen lo que les sucede a las galaxias antes-durante-después de una colisión. Estos programas muestran que en ciertos casos cuando dos galaxias espirales colisionan, terminan formando una galaxia elíptica. Cuando las galaxias colisionan, los choques directos entre estrellas son muy raros, pero las colisiones entre las enormes nubes de gas de las galaxias provocan un aumento en la cantidad de estrellas recién formadas (ver Figura 2). Entre ellas, las más masivas evolucionan rápidamente en unos pocos millones de años y explotan como supernovas. Los elementos pesados fabricados en estas estrellas son expulsados por las explosiones y enriquecen el gas que las rodea a lo largo de miles de años luz. La cantidad de supernovas en Las Antenas (mostrada en la Figura 2) es casi 30 veces la de la Vía Láctea. Las explosiones de supernovas calientan el gas en estas galaxias hasta millones de grados centígrados. Se vuelven tan calientes que emiten rayos X. Estas nubes son prácticamente invisibles para los telescopios ópticos, pero son blancos fáciles para el Observatorio de rayos X Chandra. Figura 1. Esquema de Galaxia con núcleo activo LAS GALAXIAS Y LA TELARAÑA CÓSMICA Las galaxias son los bloques fundamentales de la distribución de materia luminosa en el Universo. Éstas delinean la gran telaraña cósmica, compuesta de filamentos, huecos y nudos. Como resultado de diferentes estudios observacionales (ver Figura 4). La imagen ovalada está compuesta de numerosos puntos, cada uno de los cuales representa una galaxia observada y los colores representan distintas distancias). En la imagen ampliada (recuadro izquierdo) se muestran los resultados de simulaciones realizadas en supercomputadoras que ayudan a interpretar a las observaciones. Estudios recientes muestran que el esqueleto de esta telaraña puede estar constituido por un material que no emite luz, pero que crea una fuerza de atracción gravitatoria similar a lo que ocurre en la tierra con el peso de los objetos. Cada galaxia del universo, al igual que la nuestra, se encuentra inmersa en la telaraña cósmica. Hay dos tipos de galaxias gigantes: Las Elípticas, las cuales son numerosas en los cúmulos de galaxias, los cuales a su vez se localizan en los nudos de la telaraña cósmica (imagen del segundo recuadro, extrema derecha); y las galaxias Espirales las cuales se encuentran generalmente en las orillas de los cúmulos de galaxias. Las galaxias espirales suelen agruparse formando grupos más pequeños ó en regiones cuasi-vacíaas llamadas huecos. Determinar lanaturaleza del material que compone el esqueleto de la telaraña cósmica es uno de los grandes retos de la astronomía y física moderna. Figura 4 Telaraña Cósmica Figura 2 Imagen de las Las Antenas Figura 3. ¿Cómo se forman las Galaxias que vemos hoy día? Astrofísicos del Instituto de Astronomía de la UNAM estudian sus Propiedades y Evolución Diseño y Contenido: Erika Benítez, Vladimir Ávila y Octavio Valenzuela