NATURALEZA Y MATEMÁTICAS XI: Galaxias.

XI: Galaxias.

La palabra galaxia procede de los griegos, según su mitología la formación de las mismas estaba causada por las gotas de leche que derramaba la diosa Hera mientras alimentaba a Hércules.

Una galaxia es un conjunto de estrellas, planetas, nubes de gas, polvo cósmico, materia oscura y energía que se unen gravitatoriamente en una estructura más o menos definida.

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Dentro de una galaxia existen millones de estrellas, tantas que es difícil calcular su número con exactitud, además varía el número dependiendo del tipo de galaxia que sea, ya que se puede tratar de una galaxia enana, en la cual se estima que hay alrededor de 107 estrellas, o de una galaxia gigante donde se estima que hay alrededor de 1014 estrellas.

Las galaxias no sólo se clasifican en función de su número de estrellas sino también de su apariencia física, de ahí que se distingan cuatro tipos de galaxias:

• Galaxias elípticas, son galaxias que tienen forma de elipse, esta elipse puede ser más o menos ovalada, en función de esto se le nombra como E0 y hasta llegar a E7. E0 sería una forma esférica y E7 tendría forma de disco. Éste tipo de galaxias son las más grandes y se cree que son el resultado de la colisión o fusión de varias galaxias.

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• Galaxias espirales, son discos rotantes de estrellas y material interestelar, en el centro encontramos una protuberancia formada por estrellas más viejas y es a partir de ésta protuberancia desde donde se extienden los brazos en forma de espiral.

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• Galaxias lenticulares, son aquellas que se encuentran en una especie de transición entre las galaxias elípticas y las espirales, se dividen en tres subgrupos. Éstas poseen un disco y una importante condensación central. Su envoltura es muy extensa.

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• Galaxias irregulares, son aquellas que no encajan en ninguna de las descripciones anteriores, no tienen ni forma espiral ni elíptica. Hay dos tipos de galaxias irregulares. Solo un 5% de las galaxias que se conocen son irregulares.

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Pero las galaxias en las que me quiero centrar son en las que tienen forma de espiral, ya que en ellas es más fácil ver el patrón matemático que parecen seguir. Físicamente estas estrellas están formadas por:

• Un disco plano giratorio formado por estrellas y material interestelar que suelen ser de nueva creación, aquí es posible ver la relación Tully-Fisher, que consiste en la relación que existe en este tipo de galaxias entre la luminosidad o magnitud absoluta de la misma y el logaritmo de la velocidad de rotación. De ésta relación se establece una ecuación matemática que nos permite determinar a qué distancia se encuentra una galaxia espiral a partir de la anchura de sus líneas espectrales.

• Posee una concentración de estrellas central, llamada bulbo y rodeada por un disco.

• Un disco, el cual es plano y está formado por polvo y gas, además de por estrellas jóvenes y cúmulos abiertos (grupos de estrellas asimétricos).

• Un bulbo, éste contiene muchas estrellas antiguas y en su centro normalmente se puede encontrar un agujero negro supermasivo.

Los brazos de estas galaxias son una espiral más o menos logarítmica, al igual que la espiral de las conchas de nautilo. Éstas espirales se prolongan desde el núcleo central. Nuestra galaxia, la Vía Láctea es una galaxia en espiral con cuatro brazos espirales mayores, cada uno de los cuales es una espiral logarítmica de unos doce grados. Concretamente se dice que es una galaxia en espiral con una clasificación en la secuencia de Hubble SBc, es decir que sus brazos están muy sueltos.

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Los brazos de estas galaxias es lo que las distingue de las galaxias lenticulares, las cuales tienen también una estructura de disco pero sin los brazos espirales. Las galaxias lenticulares son las más abundantes del universo.

El disco de las galaxias en espiral se rodea por grandes aureolas esferoides de estrellas que se concentran en cúmulos globulares que orbitan alrededor del centro galáctico.

Bertil Lindblad fue uno de los primeros científicos en estudiar la formación de las espirales de las galaxias, pensaba que las estrellas no podían estar organizadas en forma de espiral eternamente ya que están en continuo movimiento y la velocidad de rotación del disco galáctico varía según sea la distancia a dicho centro.

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Posteriormente se concluyo que las estrellas se van desplazando en órbitas que son ligeramente elípticas y la orientación de estas órbitas está correlacionada. Estas órbitas están más cercanas en algunas áreas y parecen ser brazos. Las estrellas no están siempre en la posición que las vemos, sino que pasan por los brazos al desplazarse por sus órbitas.

Por lo que en las galaxias en espiral al igual que pasa con otros elementos en la naturaleza parece existir cierto patrón de formación natural que simula un logaritmo matemático.

Para saber más:

NATURALEZA Y MATEMÁTICAS I: Romanesco
NATURALEZA Y MATEMÁTICAS II: Copos de nieve
NATURALEZA Y MATEMÁTICAS III: Helechos
NATURALEZA Y MATEMÁTICAS IV: Girasol
NATURALEZA Y MATEMÁTICAS V: Abejas
NATURALEZA Y MATEMÁTICAS VI: Árboles
NATURALEZA Y MATEMÁTICAS VII: Huracanes
NATURALEZA Y MATEMÁTICAS VIII: Telarañas
NATURALEZA Y MATEMÁTICAS IX: La calzada de los gigantes
NATURALEZA Y MATEMÁTICAS X: Conchas de Nautilos

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