Evolución de las galaxias elípticas
Por otra parte, las interacciones que dan lugar a la formación de nuevas estrellas modifican la luminosidad y el color, así como la morfología de cada una de las galaxias. Los estallidos de formación estelar aumentan la luminosidad de las galaxias que, por término medio, se vuelven más azules debido a la presencia de estrellas de gran masa en la población joven. Sin embargo, a medida que las galaxias sigan evolucionando, su color y luminosidad volverán a los niveles anteriores a la interacción, ya que estas estrellas jóvenes y de gran masa saldrán de la secuencia principal.
La investigación sobre cómo ha evolucionado la población de galaxias en su conjunto ha proporcionado algunas ideas importantes sobre la evolución de las galaxias. Uno de los resultados más importantes, el efecto Butcher-Oemler, muestra que, en promedio, las galaxias eran más azules en el pasado que en la actualidad. Esto indica que el ritmo de formación de estrellas en el Universo ha disminuido en los últimos tiempos, y que el ritmo de evolución de las galaxias es más lento hoy que en el pasado. Estas observaciones deben ser reproducidas ahora por cualquier modelo exitoso de formación y evolución de galaxias.
Cómo evolucionan las galaxias
La opinión más aceptada sobre la formación y evolución de la estructura a gran escala es que se formó como consecuencia del crecimiento de las fluctuaciones primordiales por inestabilidad gravitatoria. Las galaxias pueden formarse en un proceso «ascendente» en el que unidades más pequeñas se fusionan y forman unidades más grandes. Es lo que se conoce como la «Teoría de adentro hacia afuera» o «Fusión», como se muestra en la mitad superior de la Figura 05-08a. En la época actual, grandes concentraciones de galaxias (cúmulos de galaxias) están todavía en proceso de ensamblaje. El punto de vista opuesto es el proceso «de arriba abajo» en el que los grandes cúmulos se rompen en unidades más pequeñas. Se conoce como la «teoría de afuera hacia adentro», como se muestra en la mitad inferior de la Figura 05-08a. La figura también muestra el tipo de objetos que el NGST (Next Generation Space Telescope) detectará según las dos teorías opuestas.
La teoría «ascendente» ha recibido un impulso en 2008 con la primera detección de las protogalaxias infantiles con una sesión sin precedentes de 92 horas en el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral. Estas protogalaxias tenían una forma irregular y una baja tasa de formación estelar, pero las estrellas que se formaron eran masivas y, en consecuencia, explotaron como supernovas. La imagen de la izquierda muestra un grupo de protogalaxias en proceso de fusión.(Ver una película de «Formación de galaxias»)
Interacción y evolución de las galaxias
Por otra parte, las interacciones que dan lugar a la formación de nuevas estrellas modifican la luminosidad y el color, así como la morfología de cada una de las galaxias. Los estallidos de formación estelar aumentan la luminosidad de las galaxias que, por término medio, adquieren un color más azulado debido a la presencia de estrellas de gran masa en la población joven. Sin embargo, a medida que las galaxias sigan evolucionando, su color y luminosidad volverán a los niveles anteriores a la interacción, ya que estas estrellas jóvenes de gran masa saldrán de la secuencia principal.
La investigación sobre cómo ha evolucionado la población de galaxias en su conjunto ha proporcionado algunas ideas importantes sobre la evolución de las galaxias. Uno de los resultados más importantes, el efecto Butcher-Oemler, muestra que, en promedio, las galaxias eran más azules en el pasado que en la actualidad. Esto indica que el ritmo de formación de estrellas en el Universo ha disminuido en los últimos tiempos, y que el ritmo de evolución de las galaxias es más lento hoy que en el pasado. Estas observaciones deben ser reproducidas ahora por cualquier modelo exitoso de formación y evolución de galaxias.
Qué observaciones sugieren que las galaxias actuales se formaron a partir de conjuntos más pequeños de materia
Como en la mayoría de las ramas de las ciencias naturales, los astrónomos y cosmólogos siempre quieren saber la respuesta a la pregunta: «¿Cómo se formó así?» ¿Qué hizo que las galaxias y los cúmulos de galaxias, los supercúmulos, los vacíos y los filamentos tuvieran el aspecto que tienen? La existencia de estos grandes filamentos de galaxias y vacíos es un interesante rompecabezas porque tenemos pruebas (que se discutirán en El Big Bang) de que el universo era extremadamente suave incluso unos cientos de miles de años después de formarse. El reto para los teóricos es entender cómo un universo casi sin rasgos se convirtió en el complejo y abultado que vemos hoy. Gracias a nuestras observaciones y a los conocimientos actuales sobre la evolución de las galaxias a lo largo del tiempo cósmico, la materia oscura y la estructura a gran escala, ahora estamos preparados para intentar responder a esa pregunta en algunas de las mayores escalas posibles del universo. Como veremos, la respuesta corta a cómo el universo llegó a ser así es «materia oscura + gravedad + tiempo».
Ya hemos visto que las galaxias eran más numerosas, pero más pequeñas, más azules y más torpes, en el pasado lejano que en la actualidad, y que las fusiones de galaxias desempeñan un papel importante en su evolución. Al mismo tiempo, hemos observado cuásares y galaxias que emitieron su luz cuando el universo tenía menos de mil millones de años, por lo que sabemos que las grandes condensaciones de materia habían comenzado a formarse al menos en esa época. También vimos en Galaxias activas, cuásares y agujeros negros supermasivos que muchos cuásares se encuentran en el centro de galaxias elípticas. Esto significa que algunas de las primeras grandes concentraciones de materia deben haber evolucionado hasta convertirse en las galaxias elípticas que vemos en el universo actual. Parece probable que los agujeros negros supermasivos de los centros de las galaxias y la distribución esférica de la materia ordinaria a su alrededor se formaran al mismo tiempo y mediante procesos físicos relacionados.