7 Interacciones y muerte galáctica

 7 - Interacciones y muerte galáctica

7.1 Encuentros gravitacionales

En la escala de millones de años, las galaxias no son cuerpos inmóviles:
se atraen, distorsionan y, en muchos casos, colisionan.
Aunque las estrellas dentro de ellas rara vez chocan directamente (por las enormes distancias relativas), la interacción gravitatoria modifica profundamente sus trayectorias, halos y discos.

El potencial gravitatorio de una galaxia afecta el gas, las estrellas y el halo de materia oscura de la otra, generando colas de marea y puentes de material que conectan los dos sistemas durante el encuentro.
La energía orbital se disipa a través de la fricción dinámica de Chandrasekhar, y las órbitas de las estrellas se redistribuyen hasta formar una estructura común.

 

7.2 Fusión de galaxias

Cuando las velocidades relativas son bajas y la masa comparable,
el resultado más probable es una fusión mayor. Durante este proceso los discos iniciales se deforman y así aparecen brazos espirales distorsionados. Simultáneamente los núcleos se acercan y se combinan, formando un bulbo elíptico, se dispara entonces un episodio de formación estelar violenta (starburst), alimentado por el gas comprimido en el choque. Finalmente, la morfología resultante es una galaxia elíptica gigante, con el gas frío agotado y una población estelar envejecida.

El tiempo típico de coalescencia es del orden de 10⁸ a 10⁹ años.

t_fus∼10⁸−10⁹ años

El ejemplo cercano que tenemos es la futura fusión de la Vía Láctea y Andrómeda, que dará origen a la hipotética Milkomeda.

 

7.3 Colisiones menores y canibalismo galáctico

Cuando una galaxia masiva interactúa con una más pequeña, la mayor puede acumular lentamente su masa por canibalismo.
El proceso es impulsado también por la fricción dinámica, que hace decaer la órbita de la pequeña hasta su absorción completa. Durante ese tiempo, la galaxia satélite genera estelas estelares o corrientes de marea que permanecen visibles millones de años, trazando su órbita previa.

El ejemplo lo tenemos en la corriente estelar de Sagitario, hoy envolviendo la Vía Láctea, testimonio directo de este tipo de interacción.

 

7.4 Destino del gas y apagamiento estelar

El gas interestelar, motor de la formación estelar, se va agotando progresivamente pues parte se consume en nuevas generaciones de estrellas, mientras que otra parte es expulsada por vientos galácticos o supernovas. El resto se calienta o ioniza hasta escapar del pozo de potencial.

Cuando el gas disponible cae por debajo de un umbral crítico, la galaxia entra en fase quiescente. En esta fase ya no nacen nuevas estrellas y el color global se desplaza hacia el rojo.

El balance energético durante estos procesos se puede expresar en forma más o menos simple como:

donde:

• ψ(t) es la tasa de formación estelar,
• R(t) la masa reciclada por estrellas moribundas,
• Φ_escape​ el flujo de gas perdido al espacio intergaláctico.

 

7.5 Evolución hacia el silencio cósmico

En escalas de tiempo de decenas de miles de millones de años las estrellas masivas ya habrán muerto por lo que quedarán enanas blancas, estrellas de neutrones y agujeros negros (existen otras estrellas, algunas de ellas hipotéticas, como las estrellas de Proca, o las estrellas de quarks, y otras ya observadas y que no entran en estas categorías, como las enanas marrones). Las galaxias elípticas residuales estarán unidas en cúmulos aislados (recordad que las galaxias elípticas se entienden como el resultado de las interacciones galácticas y son, por ende, las galaxias más viejas de la clasificación). Entre tanto, la radiación de fondo se habrá enfriado casi hasta el cero absoluto.

La vida galáctica terminará en un universo oscuro, donde la energía restante se concentrará en objetos degenerados y la materia oscura mantendrá su presencia invisible.

 

7.6 Fusión galáctica simulada

Podemos acompañar este capítulo con una figura de estilo representativo de
dos galaxias espirales que se acercan, colisionan y forman una elíptica.
Podemos generar una secuencia tipo “triple exposición” (antes, durante y después), fondo negro, puntos de distinto color para gas, estrellas y núcleo.

En la imagen captada por el telescopio espacial James Webb se puede observar el increíble brillo de dos galaxias en fusión, una pareja conocida como II ZW 96. Los cuerpos celestes se encuentran a unos 500 millones de años luz de la Tierra, en la constelación de Delphinus. Aquí más detalles.

01:07 • Fuente: CNN

 

 

Figura 7.1 — Fusión galáctica simulada.
Evolución esquemática de una colisión entre dos galaxias espirales.
Izquierda: antes del encuentro, ambas galaxias mantienen su disco rotacional.
Centro: durante el paso cercano, las fuerzas de marea generan colas y puentes de material entre los núcleos.
Derecha: tras la coalescencia de los núcleos, el sistema pierde su estructura espiral y se convierte en una galaxia elíptica difusa, dominada por estrellas viejas.