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Nuestra Galaxia

El Sistema Solar hace parte de un gran conjunto de sistemas estelares llamado La Galaxia (con mayúsculas para diferenciarla del resto de galaxias). Todas las estrellas que se observan en la noche pertenecen a La Galaxia. La denominación Vía Láctea se refiere a la banda blanca que atraviesa las constelaciones de Casiopea, Perseo, Tauro, Monoceros, Vela, Cruz, Norma, Sagitario, Escudo, Águila, Cisne y Lacerta. Está constituida por millones de estrellas y este nombre proviene del mito en el que se relata que es la leche derramada por Hera la madre de Hércules, aunque también es conocida como el Camino de Santiago de Compostela o el Espinazo de la Noche.

Forma y estructura de La Galaxia

Hasta principios del siglo XX se consideraba que El Sol era el centro del universo y que este tenía la extensión del espacio observado. William Herschel realizó un conteo de las estrellas visibles confirmando estas apreciaciones, sin embargo, lo que no se conocía en épocas de Herschel es que el espacio interestelar no es un vacío sino que posee gran cantidad de material que hace imposible que se detecte la luz de estrellas lejanas. Esta y otras observaciones muestran a la La Vía Láctea como un disco visto de canto el cual es delgado en sus extremos y más ancho hacia su centro que queda en dirección a la constelación de Sagitario.

En 1918 Harlow Shapley comenzó a estudiar una familia de estrellas pulsantes llamadas RR Lyrae, estas estrellas se encuentran principalmente en los cúmulos globulares. Utilizando la relación de periodo luminosidad descrito previamente por Enrrieta Leavitt encontró las distancias a 93 cúmulos globulares. Los cúmulos globulares son paquetes cerrados de estrellas la mayoría de los cuales se encuentran alrededor del centro galáctico. Shapley encontró que la mayor parte de estos cúmulos se aglomeraban en dirección a la constelación de Sagitario y tenían una distancia al Sol de más de 100.000 años luz demostrando que La Galaxia era mucho más grande de lo que se había calculado hasta entonces.

Por la localización de los cúmulos también dedujo que el Sol no se encontraba en el centro de las estrellas visibles sino en la periferia de un conjunto estelar que rodeaba un punto alejado de él. Actualmente se acepta que el centro de La Galaxia dista del Sol alrededor de 26.000 años luz. La observación de La Galaxia en la franja infrarroja del espectro cuya longitud de onda logra atravesar el medio interestelar ha permitido ver mas allá de lo que se había logrado con la observación en el espectro visible y de radio. Con esto se calcula que La Galaxia tiene un diámetro de alrededor de 160.000 años luz con un grosor de 2000 años luz en la periferia y en su parte central de 6500 años luz.

Tipos de estrellas

La Galaxia tiene diferentes tipos de estrellas componentes. Las estrellas en el disco galáctico son en su mayoría de Población I, es decir jóvenes, ricas en metales, la mayoría de ellas son de clase espectral O y B lo que implica que en estas zonas hay una formación activa de estrellas. Los cúmulos globulares en el halo galáctico están compuestos por estrellas viejas con pocos metales del tipo Población II. Aunque los cúmulos globulares son abundantes, la mayor cantidad de estrellas que se hayan alrededor de La Galaxia están aisladas y son de las mismas características (Población II), se denominan Estrellas de Alta Velocidad ya que giran en torno a la galaxia a mayores velocidades que el Sol. El núcleo central tiene estrellas de ambas poblaciones.

Brazos espirales y movimiento

La emisión de fotones por el Hidrogeno neutro se detectan como ondas de radio de 21 cm, el estudio de esta longitud de onda muestra la distribución del hidrogeno en la galaxia y por esto su forma y movimiento. Nuestra Galaxia posee 4 brazos espirales largos con varios segmentos cortos. El Sol se encuentra localizado en un brazo pequeño llamado de Orión. El brazo de Sagitario esta dirigido hacia el centro de la galaxia, los otros brazos mayores son los de Perseo, Centauro y el Cisne.

Las estrellas y el material interestelar de La Galaxia se mueven en un mismo sentido alrededor de un centro común. El material gira a una velocidad relativamente uniforme, así, los objetos mas interiores cumplen una rotación en menor tiempo que los exteriores. Este movimiento es medido con respecto a la velocidad del Sol; para determinar la velocidad de rotación del Sol alrededor del centro de La Galaxia se toman como referencia los cúmulos globulares pues estos no comparten el movimiento rotatorio del disco galáctico. Se ha logrado establecer que le Sol y el sistema Solar giran alrededor del núcleo galáctico a 220/Km./seg. completando un giro alrededor de La Galaxia o Periodo Orbital del Sol en 220 millones de años.

No es una tarea fácil el explicar como se forman y mantienen los brazos espirales. La rotación a una velocidad uniforme haría, como ya se dijo, que los objetos en el interior de La Galaxia completaran un giro mas rápidamente, sin embargo este movimiento llevaría a que la estructura espiral se distorsionaría y se volvería una masa compacta. La Teoría de Densidad de Onda afirma que la estructura espiral es formada por una onda que se mueve por el disco causando que las estrellas se apilen a lo largo de los brazos espirales similar a lo que ocurre cuando se lanza una piedra a un estanque: en cada onda las moléculas de agua se encuentran temporalmente apiladas pero una vez que pasa la onda las moléculas vuelven a su separación habitual. Estas ondas también podrían generar el nacimiento de nuevas estrellas por compresión del gas interestelar lo que explicaría que la formación estelar se lleve a cabo predominantemente en los brazos espirales de las galaxias en donde existe mayor cantidad de gas y material interestelar. Esta última y clara teoría sin embargo no explica por que otras galaxias espirales tienen un aspecto diferente al de la nuestra. Otra teoría considerada es la llamada de la Auto Propagación de la Formación Estelar en la que las ondas de choque originadas en explosiones supernovas forman el patrón espiral y además al comprimen el material interestelar construyendo nuevas estrellas y otras supernovas que mantienen el ciclo. En realidad ahora se supone que no existe un mecanismo único sino que en la formación del patrón espiral intervienen mas de uno de ellos.

Masa de La Galaxia

Para calcular la masa de la galaxia se utiliza el principio en el que al conocer el tamaño de la órbita de un objeto y su periodo orbital se puede calcular la masa del objeto o la masa de dos objetos que giran en torno a un punto común. En el caso de las galaxias las masas involucradas son las masas de la estrella y la masa de parte de la galaxia que está dentro de las órbita de la estrella. Como la masa dentro de la órbita es mucho mayor que la masa de la estrella, esta última se puede ignorar. De acuerdo con este principio los objetos observados desde la tierra y que quedan mas hacia la periferia de la Galaxia deberían tener un movimiento aparente más lento, sin embargo, el movimiento es uniforme lo que indica que debe existir mucha mas masa hacia el exterior pero esta no puede ser observada, a esta se le denomina materia oscura y se calcula que corresponde al 90% de la masa total de La Galaxia. Calculando aproximados aproximan la la masa de La Galaxia llega a 6X10e11 masas solares o más.

Se especula que esta materia oscura pueda ser:

Estrellas débiles o agujeros negros con masas entre 0.01 y 1 masa solar. Estos objetos se denominan Halo de Objetos Compactos Masivos (MACHO por sus siglas en ingles)
Neutrinos
Partículas subatómicas llamadas Partículas Masivas de Interacción Débil (WIMP por sus siglas en inglés).

Núcleo

Una fuerte emisión de rayos X llamada Sagitario A se detecta hacia el centro de la galaxia. Esta radiación, de tipo no térmico o sincrotón es la que se observa en masivos agujeros negros. Se cree que Sagitario A es el mismo núcleo de La Galaxia. Utilizando la velocidad de rotación de las estrellas alrededor de Sagitario A que es de 1500 Km./seg. se ha deducido que la masa de este agujero negro es de aproximadamente 2.6x10e6 masas solares lo que indicaría un Agujero negro súper masivo y que probablemente no es único.