El origen y la formación de las galaxias

Las galaxias son acumulaciones enormes de estrellas, gases y polvo.

En el Universo hay centenares de miles de millones. Cada galaxia puede estar formada por centenares de miles de millones de estrellas y otros astros. En el centro de las galaxias es donde se concentran más estrellas.

El ingrediente principal de las galaxias son las estrellas. También están presentes los planetas, asteroides y otros materiales que se encuentran en un sistema solar.

Otra parte de las galaxias se compone de los agujeros negros, los cuales succionan cualquier materia que se encuentre con ellos. Los científicos realmente creen que un agujero negro súper masivo se encuentra en el centro de nuestra propia galaxia.

También están compuestas de polvo y gas, lo cuales pueden juntarse y encenderse, convirtiéndose en estrellas y tal vez incluso en nuevos sistemas solares.

Los científicos han descubierto que un componente importante de las galaxias es la presencia de materia oscura, que de alguna manera las ayuda en la estructuración de sus formas.

Algunos científicos incluso creen que también hay galaxias hechas de antimateria; ya que podría decirse que el Big Bang arrojó tanta antimateria como materia, los materiales no pueden haber desaparecido.

Para comprender el origen y formación de las galaxiashay que retroceder en el tiempo y llegar hasta el origen del universo.

• Origen del universo.

El Big Bang, literalmente gran estallido, constituye el momento en que de la "nada" emerge toda la materia, es decir, el origen del Universo. La materia, hasta ese momento, es un punto de densidad infinita, en un momento dado "explota" generando la expansión de la materia en todas las direcciones y creando lo que conocemos como nuestro Universo.

El desarrollo de los siguientes segundos después de la gran explosión puede aclarar la actual estructuración del universo.

-Gran unificación. Antes del BigBang el universo era mucho más pequeño que un protón. El espacio y el tiempo no hacían más que empezar. La temperatura era de 1032 grados y las fuerzas electromagnéticas y nucleares fuertes y débiles estaban fusionadas en una sola. Materia y energía eran lo mismo y las partículas aún no existían.

-Época quark y electrónica. Después del Big Bang la inflación expandió el universo a un ritmo acelerado 1030 veces y la temperatura descendió 1027 grados. Al separarse la fuerza nuclear fuerte, la materia experimentó su primera transición de fase, apareciendo los quarks, electrones, neutrinos, etc.

-La materia lucha contra la antimateria. Después del Big Bang, los quarks empezaron a unirse para formar protones y neutrones, así como antiprotones y antineutrones. Quedando solo un leve residuo de materia. Todas las fuerzas de la naturaleza ya estaban separadas.

-Época nuclear: Al cabo de un minuto aproximadamente, la temperatura ya había descendido lo suficiente para permitir que protones y neutrones al chocar formaran núcleos de hidrógeno y helio, los materiales más abundantes del universo y de las estrellas.

-Universo oscuro. Esta sopa de materia y radiación continuó expandiéndose y enfriándose durante 300.000 años pero era todavía muy energética para que los electrones se adhirieran a los núcleos de H y He para formar átomos. Los fotones energéticos convivían con esta sopa de partículas pero no podían viajar grandes distancias y el universo era esencialmente opaco.

-Época atómica. Se hace la luz. Después de los 300.000 años la temperatura cayó a unos 3.000 grados; los fotones ya no eran lo bastante energéticos para impedir que los electrones se uniesen a los núcleos de H y He, de modo que se formaron átomos de estos dos elementos; los fotones dejaron de interactuar con los electrones y pudieron escapar y viajar a grandes distancias. Esta separación de materia y radiación hizo que el universo se convirtiera en transparente; la radiación se dispersó en todas las direcciones corriendo a través del tiempo en forma de radiación cósmica de fondo tal y como ahora se detecta.

Uno de los mayores retos para los astrónomos actuales es comprender cómo se forman las galaxias. Observaciones del Telescopio Espacial Hubble y de instrumentos en la Tierra muestran que las primeras galaxias se formaron ya mil millones de años después del Big Bang, que ocurrió probablemente hace entre 13 mil y 14 mil millones de años.

Hay dos teorías principales que explican cómo se formaron las primeras galaxias. La realidad podría estar en un punto intermedio entre ambas.

Una de las explicaciones para la formación de las galaxias nace de una consecuencia rigurosa con la física. Esta nos indica que es la gravedad el principal factor para que se formen esos objetos en el espacio. Un grumo primordial genera una atracción. La materia de sus alrededores reacciona juntándose, aumentando su masa e incrementando la gravedad. Este proceso se amplifica por sí mismo, al igual que como se comporta una bola de nieve cuando se desprende en caída desde los altos de una montaña. Así habrían nacido las galaxias del cielo, (condensando parte de la materia dispersada por el universo) y, si se quiere, con agujeros negros incluidos en sus núcleos centrales.

En el proceso que hemos descrito para el nacimiento de las galaxias en el universo es necesario hacer una precisión. No existía ninguna posibilidad de que aquel proceso se pudiese haber llevado a cabo si la materia hubiese sido absolutamente homogénea, ya que cada partícula, atraída de igual manera por todas las que la rodean, permanece en el estado inicial.

Pero ello cambia, cuando la materia incrementa levemente su densidad por sobre el medio circundante, lo que hace que se genere un proceso de atracción y, de ahí, a la constitución de las galaxias.

Otra versión explicativa de la formación de las galaxias, es aquella que recurre a extensas ondas de choque, la que podría ser denominada como la teoría de las explosiones cósmicas. Ésta, parte de la premisa de que los gases primordiales se encontraban, entonces, repartidos en forma uniforme y que requirieron de alguna fuerza exógena para iniciar la evolución de gases a galaxias.

En un escenario, un número reducido de estrellas se formaron a partir de las regiones más densas de gas que conformaba el cosmos primitivo. Las más masivas de esas estrellas explosionaron como supernovas, creando cataclísmicas ondas de choque que empujaron los gases circundantes en densas nubes. A partir de esas nubes es que las estrellas se fueron formando y constituyendo las modernas galaxias que hoy observamos.

El Telescopio Espacial Hubble

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