Galàxies

Col·laboració de Laura Barcia per al capítol Visions de ciència

La paraula galàxia deriva del terme grec galaxias o kyklos galaktikos “cercle de llet”, per la seva aparença en el cel. En la mitologia grega, Zeus posa el seu fill Heracles nascut d’una dona mortal en el pit de la seva parella Hera mentre aquesta està dormint, de manera que pugui beure la seva llet divina i esdevenir també ell un déu immortal. Quan l’Hera se n’adona de què està amamantant a un nadó desconegut, l’aparta amb ràbia i un raig de llet s’escampa per la nit estel·lar, produint la fina banda de llum coneguda com a la Via Làctia.

Al telescopi, les galàxies es veuen com una taca difosa, cosa que durant molt de temps va fer que es confonguessin amb núvols de gas i pols anomenats nebuloses. Però un anàlisi més detallat va mostrar que el que eren aquestes taques lluminoses dèbils: Conjunts de milions d’estrelles.

Les galàxies són agrupacions enormes d’estrelles, gas i pols. No són totes iguals. Unes galàxies es diferencies d’altres per la forma, el tamany o el nombre i tipus d’estrelles que contenen. Hi ha galàxies, com la via làctia, formades per centenars de milers de milions d’estrelles. D’altres, són més petites. En funció de la seva forma les galàxies es classifiquen en el·líptiques, espirals i irregulars. Les el·líptiques no tenen braços i són més o menys regulars; estan formades per estrelles velles i són les galàxies més grans conegudes. Les espirals són més comuns: tenen una zona central (nucli) més o menys esfèrica i braços de tamany i nombre variable.

Les espirals barrades són semblants a les anteriors, però tenen un nucli en forma de barra en comptes d’efèric. Les galàxies irregulars no tenen forma definida i són les més abundants. En darrer lloc, hi ha les galàxies nanes esferoidals, petites i amb poca llum.

Les galàxies s’agrupen per formar estructures encara més grans, els anomenats cúmuls galàctics. En els cúmuls galàctics s’observa que les galàxies el·líptiques acostumen a situar-se al centre, i que les espirals i irregulars estan més aprop del límit.

Alhora, els cúmuls de galàxies poden agrupar-se en supercúmuls. La Via Làctia, la galàxia on es troba el Sistema Solar, pertany a un cúmul anomenat Grup Local, que alhora forma part del supercúmul de Virgo.

Entre uns cúmuls de galàxies i altres immenses regions de l’espai que estan completament buides.

Els diferents materials que constitueixen una galàxia (estels i núvols de gas i pols) estan animats d’un moviment de rotació entorn d’un eix amb una velocitat angular que és més elevada com més a prop del centre es troben. En determinades zones de les galàxies d’elevada concentració de pols i gas es produeix el naixement de nous estels. La densitat d’estels (és a dir, la quantitat que hi ha per unitat de volum) també depèn de la distància al centre galàctic: és més elevada com més a prop del centre.

L’espai que hi ha entre els diferents estels d’una galàxia s’anomena espai interestel·lar i pot ser gairebé buit de matèria o bé ocupat pels gasos o la pols d’una nebulosa. L’espai que hi ha entre les diferents galàxies s’anomena espai intergalàctic i és pràcticament buit de qualsevol mena de matèria. El nostre grup local és a la part externa d’un supercúmul que comprèn gairebé cinc mil galàxies.

A banda de les estrelles i els planetes, en els quals es concentra la major part de la matèria de què està constituida, la galàxia és formada també per gasos i pols interestel·lars, extremadament enrarits o bé més densos i creant vastos núvols anomenats nebuloses. Les nebuloses tenen forma discoide inflada al centre o al nucli, on es concentra la major part de les estrelles. El nostre sol dista del centre de la nostra galàxia uns 30.000 anys llum. La Via Làctia té un moviment constant de rotació al voltant del seu centre, que es troba en direcció de la constel·lació de Sagitari. El Sol tarda aproximadament 200.000 milions d’anys a recórrer la seva òrbita galàctica.

Respecte la gènesi de les galàxies, cal fer una pimera referència als models cosmològics actuals de l’univers primigeni basats en la teoria del Big Bang. Uns 300.000 anys després d’aquest esdeveniment, els àtoms d’hidrogen i heli varen començar a formar-se, en un esdeveniment anomenat recombinació de fa 240.000-310.000 anys. Gairebé tot l’hidrogen era neutral (no-ionitzat) absorbia fàcilment la llum, i encara no s’havien format estrelles. Com a resultat, aquest període és anomenat l'”Edat Fosca”. Va ser de les fluctuacions de densitat (o les irregularitats anisotròpiques) en aquesta matèria primordial que les grans estructures varen començar a aparèixer. Com a resultat, les masses de matèria bariònica va començar a condensar-se en halos freda de matèria fosca.

En uns mil milions d’anys de la formació de galàxies, les estructures principals comencen a aparèixer. Es formen els cúmuls globulars, el forat negre supermassiu central, i un bulb de poca metal·licitat. La creació de forats negres supermassius sembla tenir un paper important en regular activament el creixement de les galàxies limitant la quantitat total de matèria addicional afegida. Durant aquesta èpoga primigènia, les galàxies també varen tenir una taxa molt elevada de formació d’estrelles.

Durant els següents dos mil milions d’anys, la massa acumulada s’assenta en el disc galàctic. Una galàxia continuarà absorbint al llarg de la seva vida el material que es precipiti des dels núvols d’alta velocitat i les galàxies nanes. Aquesta matèria és pràcticament hidrogen i heli. El cicle de naixement i mort estel·lar va augmentant lentament l’abundància d’elements pesants, permetent eventualment la formació de planetes.

Col·laboració de Laura Barcia per al capítol Visions de ciència