Un acontecimiento de capital importancia en la Evolución Cósmica es el de la colisión de galaxias, tambien llamada interacciones galácticas. Estás van desde acercamientos y disturbios recíporcos hasta fusiones e, incluso, galaxias atravesando a otras como balas y canibalismo.
Las fusiones de galaxias, que eran más comunes en el universo primitivo que en la actualidad, son una de las principales fuerzas impulsoras de la Evolución Cósmica, activando cuásares, provocando nacimientos de estrellas frenéticos y muertes estelares explosivas.
¿Qué es colisión de galaxias?
En una colisión de galaxias, una galaxia en interacción es aquella que está en proceso de ser afectada por otra galaxia y viceversa. Esta afectación viene dada por sus respectivos campos gravitacionales.
Esto no es un hecho poco común, ya que las galaxias rara vez se encuentran aisladas. La mayoría están rodeadas por un enjambre de galaxias satélite y están incrustadas en agregados más grandes llamados grupos o cúmulos galácticos.
Como se mencionó antes, las interacciones pueden perturbar, o incluso cambiar radicalmente, las morfologías de las galaxias involucradas, a menudo induciendo nuevos estallidos de formación estelar. En otras ocasiones, sin embargo, sólo se producen fusiones sigilosas que forman nuevas galaxias.
Las galaxias grandes como la Vía Láctea se formaron a partir de fusiones con galaxias más pequeñas y robando algunas de sus estrellas. Los astrónomos descubrieron que hasta el 25% de las galaxias se están fusionando actualmente con otras. Probablemente incluso más estén interactuando gravitacionalmente con sus vecinos, con los consiguientes intercambios de estrellas y efectos en las estructuras de las galaxias involucradas.
¿Realmente colisionan?
Hemos escuchado en sitios y artículos de divulgación que se utiliza el término «choque o colisión de galaxias». En realidad, no se trata de un choque como el que podría darse entre un asteroide y un planeta, por ejemplo.
La materia está muy poco densamente distribuida dentro de las galaxias. De hecho, el espacio entre las estrellas es muy vasto, por lo que una «colisión de galaxias» es sólo una manera de hablar.
Pero sí ocurre que la masa combinada de toda una galaxia produce una fuerza gravitacional que perturba la estructura de galaxias cercanas. Incluso, produce fusiones.
La probabilidad de que las estrellas de una galaxia interactuante perturben directamente a la población estelar de otra es mayor en sus núcleos galácticos, donde la densidad estelar es mayor. Y pueden darse interacciones más violentas si una, dos o varias de las galaxias interactuantes poseen un agujero negro supermasivo central.
El Universo se expande ¿cómo puede haber colisiones?
Otra pregunta frecuente es la de que si el Universo está expandiéndose ¿cómo es posible que haya galaxias que se acercan unas a otras, como por ejemplo la Vía Láctea y Andrómeda?
Lo que ocurre es que el Universo, como un todo se está expandiendo. Pero esto no implica que a niveles locales, dos o más galaxias lo suficientemente cercanas no puedan atraerse por sus fuerzas gravitacionales.
Apareamiento cósmico y nacimiento
Los astrónomos observan galaxias que actualmente se están fusionando porque, en muchos caso, las galaxias experimentan un intenso estallido de formación estelar, lo que implica fuertemente una conexión entre las interacciones galácticas y el nacimiento de las estrellas.
Aunque no todas la interacciones/fusiones dan lugar a nacimientos masivos de estrellas. Esta es una área que los astrofísicos y cosmólogos están estudiando: el por qué no siempre se produce este fenómeno.
Tipos de Interacción
No todas las interacciones son iguales. Algunas son discretas, otras son apasionadas. Algunas son leves, superficiales. Otras terminan cambiando por completo la estructura y distribución de la materia en las galaxias involucradas.
Fly-By u Hostigamiento Galáctico
La interacción más común se conoce como «sobrevuelo» (fly-by) e involucra a dos o más galaxias (que en realidad no entran en contacto) acercándose lo suficiente como para que el campo gravitatorio de cada galaxia influya en los campos gravitatorios de las demás.
Estos encuentros pueden ser de alta velocidad en lugares densamente poblados, como cúmulos galácticos, pueden crear nuevas estructuras como deformaciones o barras, o incluso colas de marea que se extienden mucho más allá del cuerpo principal de la galaxia.
Un ejemplo espectacular de interacción múltiple es el grupo de galaxias Messier 81-Messier 82. La imagen de la izquierda muestra la vista óptica de M81 (la gran galaxia dominante) con las galaxias vecinas NGC 3034 (M82, arriba) y NGC 3077 (abajo a la izquierda).
La imagen de la derecha es la HI (radio) que traza la distribución de gas frío en el sistema. Esto revela largas colas de gas, que no se ven en la imagen óptica, que conectan las galaxias. Esto es una clara indicación de que las tres galaxias están interactuando entre sí.
Galaxias que atraviesan galaxias
A veces, una galaxia lleva tanto momentum (impulso) que literalmente atraviesa otra galaxia, sin detenerse, como una bala a un blanco.
Este tipo de interacción violenta es la que se cree produce las «Galaxias Anulares«, como lo es la galaxia Cartwheel (galaxia de la Rueda de Carreta). Esta galaxia era similar a nuestra propia Vía Láctea hasta hace muy poco (2-300 millones de años), cuando una galaxia más pequeña (probablemente una de las galaxias que se ven a la izquierda) atravesó su centro como una bala.
Tiene un diámetro estimado de 150.000 años luz. Se cree que se formó por el paso de una «galaxia bala», quizá alguna de las que se ven a la izquierda. Actualmente, está recuperando su antigua forma de Galaxia Espiral. Crédito: Huble. NASA/ESA.
Entonces, la fuerza de la colisión provocó que una poderosa onda de choque gravitatoria se expandiera a través de la galaxia, como una piedra que se arroja a un estanque. Moviéndose a alta velocidad, la onda de choque barrió y comprimió el gas y el polvo, creando un estallido estelar alrededor de la parte central de la galaxia que se conservó ileso a medida que se expandía hacia el exterior. Esto explica el anillo azulado alrededor del centro, la parte más brillante.
Fusión
Otra forma de interacción que puede alterar radicalmente la morfología preexistente de una galaxia es un evento de fusión. Un ejemplo bien conocido de una gran fusión en curso, una que involucra galaxias con masas aproximadamente iguales, es la Galaxia Antennae. Este sistema exhibe muchos nuevos cúmulos estelares (azules brillantes) creados a través de la interacción.
Observadas por primera vez en 1785, originalmente eran dos galaxias espirales de tamaño similar que comenzaron a colisionar hace unos 600 millones de años. Sus formas espirales originales casi han desaparecido, pero la fusión está creado una gran cantidad de estrellas nuevas (en azul). Crédito: NASA/ESA.
Otro magnífico ejemplo de fusión lo constituye la galaxia NGC 2623. NGC 2623 se formó con la fusión de dos galaxias gigantes y se encuentra en la última etapa de la fusión. Es un ejemplo de «fusión de galaxias titánicas». Los centros de las galaxias que han formado a NGC 2623 ya han colisionado (se han fusionado), formando su brillante y circular centro, que es muy prominente.
Canibalismo
Otras fusiones de galaxias son más desiguales. Las fusiones donde una galaxia es sustancialmente más masiva que la otra son mucho más comunes y se les suele llamar «canibalismo galáctico«.
La Vía Láctea está actualmente involucrada en «canibalismo galáctico», despojando estrellas de sus galaxias satélites, como la Pequeña y la Gran Nube de Magallanes.
Otro ejemplo es NGC 1532/1531. NGC 1532 es una espiral barrada vista de canto que esta devorando material de la pequeña galaxia NGC 1531. Lo que se evidencia en los penachos inusuales sobre el disco de NGC 1532.
En el futuro, NGC 1532 habrá terminado de absorber totalmente a NGC 1531.
Pasadas y futuras colisiones de la Vía Láctea
Dentro de miles de millones de años, nuestra galaxia colisionará y se fusionará con la galaxia de Andrómeda, formando eventualmente una gran galaxia. La Vía Láctea en sí es producto de fusiones pasadas, que vemos a partir de los rastros de esas otras galaxias. Y nuestra galaxia actualmente está interactuando gravitacionalmente con sus satélites, intercambiando estrellas en largas corrientes.
Además de la Pequeña y Gran Nube de Magallanes, la Vía Láctea está experimentando fusión con la Galaxia Esferoidal Enana de Sagitario. Esta galaxia está actualmente en proceso de ser triturada y absorbida por la Vía Láctea.
Buscando signos de fusiones y canibalismo en el pasado de la Vía Láctea, los astrónomos han descubierto rastros de esa historia en forma de corrientes de estrellas que fueron extraídas de otras galaxias.
Las 11 estrellas conocidas más lejanas de nuestra galaxia se encuentran a unos 300.000 años luz de la Tierra, muy por fuera del disco espiral de la Vía Láctea (con un diámetro 100.000-120.000 años luz).
Pues bien, una nueva investigación realizada por astrónomos de Harvard muestra que la mitad de esas estrellas podrían haber sido arrancadas de la Galaxia Esferoidal Enana de Sagitario. Estas estrellas son miembros de una larga corriente de estrellas que se extiende un millón de años luz en el espacio, o 10 veces el ancho de nuestra galaxia.
¿Somos nacidos de un acto de canibalismo?
Más sorprendente aún, la canibalización de la Galaxia Esferoidal Enana de Sagitario por parte de la Vía Láctea, pudo haber dado origen a nuestro Sistema Solar, ya que tal fusión pudo haber desencadenado procesos de formación estelar que coincidieron con la época de formación del Sol y su sistema de planetas.
Una posibilidad sorprendente es que la nube protoplanetaria que dió origen a nuestro sistema solar pudo haber pertenecido, de hecho, a la Galaxia Enana de Sagitario y fue arrancada de ésta por la villana Vía Láctea.
A medida que su órbita alrededor de la Vía Láctea, 10.000 veces más masiva, se estrechó gradualmente, comenzó a chocar con el disco de nuestra galaxia. Las tres colisiones conocidas entre Sagitario y la Vía Láctea desencadenaron importantes episodios de formación estelar, uno de los cuales podría haber dado lugar al Sistema Solar.
Crédito: ESA
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