¿Qué hace que las galaxias peculiares sean tan… peculiares? » ABC de la ciencia

Los astrónomos han observado muchas galaxias en todo el universo, la mayoría de las cuales se pueden categorizar, ¡pero también han descubierto algunas inusuales en el camino!

A mediados de la década de 1920, Edwin Hubble, mientras observaba algunos objetos llamados nebulosas, se dio cuenta de que la mayoría de ellos tenían estrellas y que en realidad estaban fuera de nuestra galaxia. A partir de entonces, los humanos han hecho grandes avances en la comprensión de los diferentes tipos de galaxias que existen y cómo evolucionan.

Mientras la búsqueda de galaxias se llevaba a cabo a lo largo de décadas, los astrónomos categorizaron ciertos tipos de galaxias como galaxias “peculiares”.

ESO Centauro A LABOCA

Esta es una imagen de la galaxia Peculiar Centaurus A. La imagen se obtiene del Observatorio Europeo Austral. (Crédito de la foto: ESO/Wikimedia Commons)

Si alguien te pregunta qué son las galaxias, y si tienes experiencia en astronomía, lo más probable es que te venga a la mente una imagen mental de un disco lleno de gas y estrellas.

Entonces, ¿qué tienen de especial las peculiares galaxias que les otorgaron su propia categoría? Además, ¿por qué se ha etiquetado como “peculiar”?

Antes de adentrarnos en el mundo de las galaxias peculiares, sería interesante repasar primero los diferentes tipos de galaxias. Esto debería ayudarnos a comprender el significado de las galaxias peculiares.

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La secuencia de Hubble

Las galaxias generalmente se clasifican utilizando un sistema conocido como la clasificación de Hubble o la secuencia de Hubble. En este, las galaxias regulares se clasifican en función de sus formas: elípticas, lenticulares, espirales e irregulares.

secuencia de Hubble

Un diagrama de la secuencia de Hubble. Las galaxias elípticas están en el lado izquierdo (designadas con una ‘E’ seguida de un número), mientras que la espiral (designada como ‘S’ seguida de una letra minúscula) y la espiral barrada (designada como ‘SB’ seguida de una letra minúscula ) se encuentran en las ramas superior derecha e inferior derecha, respectivamente. Las galaxias lenticulares están ubicadas a medio camino entre las elípticas y las espirales (designadas como ‘S0’). (Crédito de la foto: Designua/Shutterstock)

Las galaxias elípticas parecen suaves y sin rasgos distintivos y tienen una forma elíptica. Las galaxias espirales son planas, con una distribución de estrellas tal que las hace parecer una espiral. Las galaxias espirales a veces tienen una estructura en forma de barra en su centro; tales espirales se llaman galaxias espirales barradas.

Las galaxias lenticulares son galaxias que tienen una estructura similar a una lente. Estos consisten en un disco extendido que rodea un bulto en el centro. A veces, las galaxias lenticulares tendrán un objeto en forma de barra en su centro. Estos lenticulares se denominan lenticulares barrados. En la secuencia de Hubble, los lenticulares se designan como S0 y los lenticulares barrados se designan como SB0.

Finalmente, hay galaxias irregulares. Las galaxias irregulares son aquellas que no tienen ninguna forma reconocible y suelen ser de tamaño muy pequeño, en comparación con las otras galaxias.

Galaxia lenticular con estrellas

Esta es una ilustración de cómo se verían las galaxias lenticulares desde un lado. (Crédito de la foto: abeja azul/Shutterstock)

Ahora, ¿qué pasa con las galaxias peculiares? Se podría decir que las galaxias que no encajan en ninguna de las categorías de la secuencia de Hubble podrían ser una de esas galaxias. Sin embargo, también parece que la secuencia de Hubble parece haber cubierto todo tipo de configuraciones y formas posibles que puede tener una galaxia.

Determinación de galaxias peculiares

Resulta que hay algunas excepciones. Cuando Halton Arp, un astrónomo estadounidense muy conocido por su trabajo sobre galaxias peculiares e interactuantes, estaba tratando de comprender las galaxias con brazos espirales, finalmente creó una lista de galaxias que realmente no encajaban en la secuencia de Hubble. Esto se llamó El Atlas de las Galaxias Peculiares.

Arp, en su atlas, enumera y proporciona fotografías de unas 330 galaxias que consideró peculiares. Luego dividió estas galaxias en cuatro grupos principales, según sus características, junto con un quinto grupo que contenía seis galaxias, a las que denominó Misceláneas. Según Arp, estas peculiaridades podrían aparecer como distorsiones en las morfologías observadas de tales galaxias.

Arp continuó estudiando los cielos para recopilar más información sobre los brazos espirales y comprender más acerca de las galaxias peculiares. Él y Barry Madore publicaron otra lista en 1977 que contenía 25 categorías de tales galaxias. Las categorías incluían dobles que interactúan (dos galaxias que interactúan entre sí), triples que interactúan (tres galaxias que interactúan), galaxias con un jet, etc.

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Esta es una imagen del Quinteto de Stephan. Cuatro de las galaxias de este grupo interactúan intensamente entre sí, y dos de ellas se encuentran actualmente en proceso de colisión. Una interpretación estricta implicaría que todas estas son galaxias peculiares. (Crédito de la foto: Claudio Caridi/Shutterstock)

Usando observaciones del telescopio espacial Hubble, varios astrónomos informaron que el porcentaje de galaxias peculiares era significativamente mayor a distancias mayores, pero la interpretación de lo que las constituía era subjetiva y variaba de un astrónomo a otro. Por lo tanto, surgió la necesidad de desarrollar una definición objetiva para tales galaxias.

En 1996, A. Naim y O. Lahav intentaron presentar algunos parámetros sobre lo que podría constituir una galaxia peculiar. En su estudio, notaron la naturaleza subjetiva de las clasificaciones basadas en sus características.

Naim y Lahav mencionaron que las peculiaridades pueden ser leves o fuertes. Lo obtuvieron estudiando los datos del atlas de Arp. Las peculiaridades leves podrían ser simplemente ligeros cambios en los patrones que solemos ver en las galaxias. Mientras tanto, las peculiaridades fuertes podrían ser desviaciones significativamente grandes, con galaxias que parecen muy diferentes de lo que vemos de otra manera.

Sin embargo, señalaron que estas definiciones a menudo pueden generar confusión, ya que dependen de observadores individuales. Además, hay una gran cantidad de imágenes de galaxias, lo que hace que la clasificación visual sea mucho menos factible. Intentaron desarrollar una definición más robusta que utiliza parámetros cuantitativos que podrían describir peculiaridades.

Galaxia espiral con un brazo peculiar

Una imagen de una de las galaxias enumeradas en el atlas de Arp. Designada como NGC 7678, la galaxia parece una espiral normal a primera vista. Sin embargo, Arp lo consideró peculiar ya que uno de sus brazos era significativamente más brillante y más grande que el resto. (Crédito de la foto: flickr)

Intentos de cuantificar las peculiaridades

Uno de los métodos cuantitativos sugeridos por ellos se denominó comparación de plantillas. Aquí, compararon las imágenes de galaxias peculiares con varias galaxias modelo. Estas galaxias plantilla tenían una clasificación explícita en la secuencia de Hubble. La diferencia entre las imágenes de las galaxias peculiar y plantilla podría cuantificarse, dando el alcance de las peculiaridades.

Otra forma fue midiendo el índice de concentración de luz y el índice de asimetría. La disparidad entre los valores de estas cantidades para galaxias normales y peculiares puede darnos el alcance de las peculiaridades. En ambos casos, vemos que se trata de comparaciones con galaxias normales.

Naim y Lahav intentaron cuantificar el alcance de la peculiaridad en su estudio de 1996, pero una de sus principales conclusiones fue que tales peculiaridades suelen surgir como asimetrías e irregularidades. Estos pueden ser fuertes en algunas galaxias, pero muy sutiles en otras. La línea entre galaxias normales y peculiares no es nítida, y el grado de desviación es tan fundamental como las propias desviaciones.

Otro esfuerzo hacia la descripción cuantitativa fue realizado por Lior Shamir y John Wallin en 2014. Aquí, utilizaron los datos obtenidos del Sloan Digital Sky Survey (SDSS) y desarrollaron un algoritmo que podía detectar automáticamente galaxias peculiares.

Telescopio SDSS nuevo

Este es el telescopio utilizado para el Sloan Digital Sky Survey. Es un telescopio óptico de 2,5 metros ubicado en el Observatorio Apache Point, Nuevo México. (Crédito de la foto: Sloan Digital Sky Survey/Wikimedia Commons)

El algoritmo no pudo diferenciar entre el ruido de fondo y las galaxias reales. Además, algunas de las galaxias detectadas por el algoritmo no presentaban ninguna peculiaridad. A pesar de eso, identificó con precisión alrededor de 500 candidatos como galaxias peculiares, que luego se agruparon según su morfología.

Los grupos incluyen pares distorsionados por las mareas (debido a la influencia gravitacional), galaxias anulares de colisión, galaxias azules con morfologías inusuales, galaxias con fuentes puntuales incrustadas, galaxias de canto y características lineales.

También ha habido cierta discusión sobre las conexiones entre las galaxias peculiares y los núcleos galácticos activos (AGN). Los AGN son galaxias cuyos centros son mucho más luminosos que el resto de la galaxia. Si bien los sondeos anteriores no fueron muy claros al respecto, los sondeos recientes y el Telescopio Espacial Hubble indican que las galaxias peculiares tienden a tener un núcleo más activo.

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Una ilustración de cómo podría verse un núcleo galáctico activo. Aquí, el centro de la galaxia es significativamente más brillante que el resto de la galaxia. (Crédito de la foto: alrededor del mundo/Shutterstock)

Otras propiedades de las galaxias peculiares

Algunos estudios y observaciones implican que la formación estelar en galaxias peculiares es más atípica que en galaxias normales. Un estudio indicó que tales tasas anómalas de formación de estrellas se deben a que las galaxias interactúan o chocan entre sí.

El entorno de las galaxias peculiares es generalmente bastante violento. Dado que esas galaxias pueden expulsar chorros de materia o interactuar con otras galaxias, habrá cambios importantes en sus propiedades, particularmente en sus morfologías. Estos cambios aparecen como desviaciones de lo que solemos observar, convirtiéndola así en una galaxia peculiar.

Con tanta interacción dinámica y gas y materia siendo empujados y arrastrados en galaxias peculiares, una consecuencia suele ser una mayor tasa de formación de estrellas. Otro efecto de las galaxias que interactúan entre sí es el aumento de la actividad nuclear.

galaxia con mayor formación estelar

Esta es una imagen obtenida del Telescopio Espacial Hubble del ‘Triángulo Espacial’, resultado de una colisión frontal entre dos galaxias. Designada como Arp 143, la galaxia distorsionada de la derecha ha mostrado un aumento en las tasas de formación de estrellas (Crédito de la foto: flickr)

Conclusión

Teniendo en cuenta estos puntos anteriores, parece claro que existen disparidades entre las galaxias peculiares y normales. Si bien la determinación del alcance de las distorsiones se basa en la intuición y depende del observador, existe un acuerdo generalizado sobre lo que constituiría una galaxia peculiar: galaxias en interacción, galaxias con chorros ópticos, fusión de galaxias, etc.

Por lo tanto, es bueno decir que hay peculiaridades en las galaxias peculiares. Comprender su formación y propiedades características nos dará mucha información sobre la evolución de tales objetos. Implica que las diferentes galaxias se formaron de formas distintivas. ¡Este Universo es verdaderamente notable por su diversidad en términos de galaxias y todos los demás objetos celestes que hemos descubierto hasta ahora!

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