¿Qué tan grande puede llegar a ser una galaxia?

¿Cuál es la galaxia más grande del universo?

Por Phil Plait editado por Lee Billings

Las galaxias, como tantos otros objetos astronómicos, son sorprendentemente difíciles de definir.

He aquí un intento sencillo: una galaxia es un conjunto de estrellas, gas, polvo y materia oscura, todos unidos por la gravedad mutua. Esto funciona para la mayoría de las galaxias, pero comienza a tambalearse cuando se mira más de cerca. Algunas galaxias no tienen mucha materia oscura. Algunos tienen poco o nada de gas y polvo. ¡Otros apenas tienen estrellas!

Quizás peor aún, esta definición es vaga en cuanto al tamaño. En el extremo inferior de la escala, algunas galaxias muy pequeñas podrían confundirse con cúmulos globulares: aglomeraciones de hasta unos pocos millones de estrellas que se forman junto a las galaxias. El cúmulo globular Omega Centauri, por ejemplo, puede haber comenzado como una pequeña galaxia antes de ser despojado de muchas estrellas por un encuentro con nuestra gran galaxia espiral, la Vía Láctea.

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Pero ¿qué pasa con el extremo superior de la escala? ¿Qué tan grande puede llegar a ser una galaxia?

La enloquecedora respuesta es que nadie lo sabe realmente. La Vía Láctea es bastante grande en comparación con estos objetos, con un disco estrellado de al menos 100.000 años luz de diámetro. Nuestra galaxia, como la mayoría de las demás que podemos examinar con detalle, también tiene un halo circundante mucho más grande de gas caliente y difuso salpicado de estrellas. Pero dejaremos los halos fuera de esta discusión porque son muy difíciles de detectar más allá de nuestros vecinos galácticos más cercanos; en cambio, para determinar el ancho, centrémonos en las regiones más luminosas y ricas en estrellas de una galaxia.

Pero incluso entonces es difícil. Las galaxias carecen de bordes distintos como los de los planetas rocosos o las lunas. En cambio, la distribución de estrellas de una galaxia se adelgaza a medida que se aleja del centro. Esa atenuación genera límites borrosos, tanto más porque a medida que las estrellas de una galaxia se vuelven menos numerosas con la distancia, se mezclan con el primer plano de las estrellas que contemplamos desde nuestra posición dentro de la Vía Láctea. Este efecto es más fuerte en las galaxias elípticas, que parecen esponjosas bolas de algodón cósmicas, pero también supone un problema para medir el tamaño de las galaxias espirales o de disco.

Los astrónomos han adoptado unidades estándar algo arbitrarias para abordar esta cuestión. Por ejemplo, a veces calibran utilizando el “brillo de la superficie” de una galaxia, una medida de cuánta luz de la galaxia cae dentro de un pequeño cuadrado en el cielo (generalmente un segundo de arco cuadrado). Luego, los observadores pueden estimar los límites del cuerpo principal de una galaxia donde el brillo de la superficie se mezcla con el brillo del cielo de fondo.

Un último factor que complica la situación es que el tamaño aparente de una galaxia es función de sus dimensiones reales más su distancia de nosotros en el espacio; una galaxia puede ser físicamente enorme pero tan fantásticamente lejana que parece pequeña en el cielo. Podemos medir el corrimiento al rojo de una galaxia para aclarar su verdadero tamaño, aunque con separaciones suficientemente grandes (muchos miles de millones de años luz), las incertidumbres sobre la historia de la expansión del universo complican las cosas, por lo que se debe tener cierto cuidado.

Aún así, incluso con todos estos impedimentos, podemos medir de manera confiable los tamaños de muchas galaxias para ver qué tan grandes pueden llegar a ser.

Tengo un par de favoritos. Malin 1 está a unos mil millones de años luz de la Tierra, una distancia inmensa. Al principio parece una galaxia espiral bastante normal, incluso aburrida, de unos 30.000 años luz de ancho. Pero las imágenes de exposición extremadamente larga revelan que los brazos espirales de Malin 1 incluyen extensiones muy tenues e intrincadas que abarcan la asombrosa cifra de 650.000 años luz, ¡lo que hace que esta galaxia sea aproximadamente seis veces más ancha que la Vía Láctea! Eso convierte a Malin 1 entre las galaxias espirales más grandes conocidas y la primera galaxia de este tipo con “bajo brillo superficial gigante” jamás descubierta. Varias de ellas ya están catalogadas, pero debido a que estas galaxias son tan débiles y difíciles de encontrar, es probable que muchas más acechen ahí fuera, aún no vistas.

No está claro cómo crecen tanto. Si crecieron mediante fusiones galácticas, uno esperaría que sus estructuras a gran escala se vieran perturbadas, pero ese no parece ser el caso de los delicados brazos espirales de Malin 1. También parece haber escasez de otras galaxias cercanas de las que pueda alimentarse. Pero tal vez eso sea una pista: tal vez Malin 1 carece de muchos vecinos más pequeños porque ya se fusionó con ellos, hace tan suavemente o hace tanto tiempo, que sus majestuosas espirales ahora carecen de distorsiones obvias.

Otra enorme espiral es la UGC 2885, o galaxia de Rubin. Está a poco más de 230 millones de años luz de distancia y tiene casi 450.000 años luz de ancho. Al igual que Malin 1, parece estar relativamente aislada de otras galaxias, por lo que, una vez más, su enorme tamaño es un misterio.

Hay otras espirales muy grandes, como la galaxia Tadpole o la galaxia Cóndor, que claramente están sufriendo una colisión con otra gran compañera. Las colisiones galácticas pueden extender los brazos espirales hasta formar largas colas de marea, aumentando el tamaño de una galaxia. Pero debido a que estos efectos son relativamente temporales, estos choques de trenes cósmicos deberían verse más como excepciones que como regla cuando se trata de establecer un límite superior en el tamaño de las galaxias.

Las elípticas también pueden crecer enormemente, mucho más que cualquier galaxia espiral o de disco conocida. Y, un poco como las espirales en colisión que acabamos de comentar, una elíptica puede tener un tamaño diferente dependiendo de cuándo la mires. Los más grandes tienden a estar en los centros de enormes cúmulos de galaxias, algunos con varios cientos de miembros. Esto no es una coincidencia; Las fusiones galácticas son más probables en el centro gravitacional del cúmulo, y los astrónomos creen que el caos de tales colisiones ayuda a darle a las elípticas su forma esferoidal característica. ESO 383-76 se encuentra en el centro del cúmulo Abell 3571 y es una elíptica alargada de aproximadamente 1,8 millones de años luz de ancho, lo que la hace mucho más grande que la Vía Láctea. Los astrónomos también han detectado algunas elípticas enormes que están notablemente solas: ESO 306-17, por ejemplo, tiene más de un millón de años luz de diámetro, pero no tiene otras galaxias cercanas. Puede ser el resultado final de la fusión de galaxias de un pequeño cúmulo con el tiempo, de modo que eventualmente todas formen una sola elíptica gigantesca.

Sin embargo, tengo que preguntarme si galaxias aún más grandes todavía nos esperan en algún lugar del universo, evitando ser descubiertas hasta ahora por ser tan difusas y tenues. Nuevos telescopios como el Observatorio Vera C. Rubin o el Telescopio Espacial Romano Nancy Grace, que se lanzará próximamente, aún pueden encontrar más, con sus amplios campos de visión y su capacidad para ver objetos extremadamente débiles.

Puede que no sepamos cómo todas las galaxias gigantes crecen tanto, pero la mejor manera de descubrirlo es encontrar tantas como sea posible y estudiarlas. Manténganse al tanto. No todo lo que hay en el cosmos puede esconderse de nosotros para siempre.

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