Apreciados Amigos de la Sociedad Julio Garavito, de la Astronomía y de las Ciencias Espaciales en general. Reciban un cordial saludo. El sábado 14 de Octubre de 2017 desde las 11:00 Am hasta las 1:00 PM. se tuvo la reunión de la Sociedad Julio Garavito en el Auditorio del Planetario de Medellín "Jesús Emilio Ramírez González-Antioquia-Colombia con la Charla: "Historias Contadas por Galaxias" Por: LUIS FERNANDO QUIROGA PELÁEZ Físico y Candidato a Doctor en Física Universidad de Antioquia Medellín-Antioquia Colombia. Nota: Estas charlas promovidas por la Sociedad Julio Garavito son de entrada libre sin costo alguno. La Sociedad Julio Garavito agradece a los Directivos del Parque Explora por permitirle realizar sus reuniones quincenales que han sido tradicionales por más de 42 años en un lugar que se ha convertido en un referente de Ciencia, Ingeniería, Tecnología e Industria AeroEspacial en la Ciudad de Medellín. Por la atención prestada, muchas gracias. Sinceramente: Campo Elías Roldán. Director Sociedad Julio Garavito para el Estudio de la Astronomía Medellín-Antioquia COLOMBIA. sociedadjuliogaravito@gmail.com campoelias.roldan@gmail.com Móvil: 3046633269

1. Historias Contadas por
Galaxias
Por:
Luis Fernando Quiroga Peláez
Grupo de Física y Astrofísica Computacional
Instituto de Física
Universidad de Antioquia
1

2. Galaxias en el Universo
Las galaxias son la principal fuente de información cuando queremos
entender el origen, evolución y destino del Universo.
2
¿Por qué?

3. Contenido
•Escalas del universo
•¿Qué es una galaxia?
•Tipos de galaxias
•Evolución de galaxias
3

4. Escalas espaciales del universo
• Una idea de la escala espacial en la que se debe estudiar a las galaxias:
1 m = 100 m 100 m = 102 m 1000 m = 103 m = 1 km = 100 km
4

5. Escalas espaciales del universo
1849 km ~ 2 x 103 km 12742 km ~ 1.3 x 104 km 1397600 km ~ 1.4 x 106 km
Tierra SOL
5

6. Escalas espaciales del universo
1.5 x 108 km = 1 UA
La luz tarda ~8 min en viajar desde
el Sol hasta la Tierra
Tierra - Sol
1013 km ~ 105 UA ~ 1 parsec = 1pc
La luz tarda ~4 años en viajar desde
el Sol hasta α-Centauri
La estrella más cercana al Sol
6

7. Escalas espaciales del universo
106 UA ~ 20 pc
Vecindario solar Vía Láctea
8500 pc ~ 8.5 x 103 pc = 8.5 kpc
Radio Vía Láctea ~ 25 kpc 7
La luz tarda ~100000 años en viajar desde
centro galáctico hasta sus bordes

8. Escalas espaciales del universo
Grupo Local de galaxias
~ 1.4 x 106 pc = 1.4 x 103 kpc = 1.4 Mpc
Vía Láctea – Andrómeda ~ 775 kpc
Supercúmulo de Virgo
~ 33 Mpc
Universo Observable
~ 8.4 x 103 Mpc ~ 8.4 Gpc
8
La luz tarda ~2.6 millones de años en viajar
desde Andrómeda hasta la Vía Láctea

9. Siempre estamos observando el pasado de las galaxias.
¿Qué le ha pasado a la galaxia de Andrómeda en los últimos 2.6
millones de años?
9
Escalas espaciales del universo
Cuando observamos objetos muy distantes, observamos su
pasado.

10. ¿Qué es una galaxia?
Son estructuras autogravitantes principalmente compuestas de gas,
polvo, estrellas y materia oscura.
10

11. Cuerpo autogravitante: cuerpo que experimenta su
propio peso.
¿Qué es una galaxia?
m M
La gravedad hace que los cuerpos masivos se atraigan mutuamente
11

12. Cuerpo autogravitante: cuerpo que experimenta su
propio peso.
¿Qué es una galaxia?
m M
La gravedad hace que los cuerpos masivos se atraigan mutuamente
12

13. Cuerpo autogravitante: cuerpo que experimenta su
propio peso.
¿Qué es una galaxia?
La gravedad hace que los cuerpos masivos se atraigan mutuamente
M+m
13

14. Cuerpo autogravitante: cuerpo que experimenta su
propio peso.
¿Qué es una galaxia?
La gravedad hace que los cuerpos masivos se atraigan mutuamente
M+m
M´
14

15. Cuerpo autogravitante:
¿Qué es una galaxia?
https://www.youtube.com/wat
ch?v=bLLWkx_MRfk
15

16. ¿Qué es una galaxia?
Cuerpo autogravitante: cuerpo que experimenta su
propio peso.
• Las partículas externas
experimentan una fuerza
mayor hacia el centro y
no se pueden separar del
sistema.
• Las partículas internas
experimentan que las
externas las “empujan”
hacia el centro.
16

17. Estrellas :
• Nacen dentro de la galaxia
producto de la dinámica del
gas.
• Se consideran no colisionales
(interactúan sólo con la
gravedad) pero emiten luz.
¿Qué es una galaxia?
Galaxia del triángulo
M87
La vía Láctea tiene aprox. 400 mil millones
de estrellas
17

18. Gas y polvo:
• Opaca la luz emitida por las estrellas.
• Principalmente está presente en
nubes de hidrógeno, helio y
elementos provenientes de
explosiones de estrellas.
• Es la materia prima para la formación
estelar.
• Polvo: Partículas de gas aglomeradas
con tamaños mayores a 100 micras.
¿Qué es una galaxia?
18

19. Materia oscura:
• Interactúa sólo a través de la gravedad.
• Es no colisional.
• No interactúa electromagnéticamente,
entonces es invisible.
• No sabemos que es pero es necesaria
para explicar la dinámica del gas y las
estrellas en las galaxias.
• Rodea la galaxia y constituye el 90% de
su masa.
¿Qué es una galaxia?
19
http://hubblesite.org/gallery/

20. Algunas evidencias de la existencia de materia oscura:
¿Qué es una galaxia?
Curvas de rotación galáctica
Se necesita el modelo de materia
oscura para explicar la velocidad
de las estrellas y el gas en la
galaxia.
Zwicky 1933 & Rubin 1975
20

21. Algunas evidencias de la existencia de materia oscura:
¿Qué es una galaxia?
Colisiones de cúmulos
de galaxias
NASA/CXC/M.Weiss
Markevitch M.
et al. 2004 21

22. ¿Qué es una galaxia?
Son estructuras autogravitantes principalmente compuestas de gas,
polvo, estrellas y materia oscura.
Halo de materia
oscura
Estrellas, gas y
polvo
22

23. Galaxias elípticas:
Tipos de galaxias • Son distribuciones
esferoidales de estrellas.
• Casi carentes de gas y
polvo.
• Soportadas por presión.
• Masas entre 107 y 1014
masas solares.
• Tamaños entre decenas y
cientos de kpc.
NGC 1379 NGC 777
NGC 2974 NGC 1209
A Revised Shapley-Ames Catalogue, A.R. Sandage and G.A.
Tammann,Washington: Carnegie Institution,
1981
23

24. Galaxias de disco:
Tipos de galaxias
• Distribución discoidal de estrellas,
gas y polvo.
• Algunas con un abultamiento
central de estrellas (bulbo o barra).
• Un halo estelar de estrellas viejas
que rodea al disco.
• Soportadas por rotación.
• Masas entre 109 y 1012 masas
solares.
• Tamaños entre 5 y 100 kpc.
24

25. Tipos de galaxias
NGC 718
NGC 309NGC 4450
NGC 1688
Espirales
Espirales
barradas
A Revised Shapley-Ames Catalogue, A.R.
Sandage and G.A. Tammann, Washington:
Carnegie Institution, 1981.
25

26. Soporte por presión:
26
Tipos de galaxias
Soporte por rotación:

27. Galaxias Irregulares:
Tipos de galaxias
• No tienen forma definida.
• Halos de materia oscura poco
masivos que las hace
inestables.
• Pueden originarse como uno
de los producto de la colisión
de dos galaxias.
IC 4662 NGC 5464
NGC 0520
A Revised Shapley-Ames Catalogue, A.R.
Sandage and G.A. Tammann, Washington:
Carnegie Institution, 1981.
27

28. Sistema de clasificación de Hubble:
Tipos de galaxias
Evolución de galaxias
Las elípticas se
clasifican según
su elipticidad
(achatamiento).
Las espirales se
clasifican según:
• Tamaño del
bulbo
• Apertura de los
brazos
• Definición de los
brazos
Las irregulares se
clasifican según lo
amorfas que sean.
Hubble E. 1936 28

29. Modelo jerárquico de formación de estructuras:
Las estructuras en el universo crecen de menor a mayor en masa y
tamaño.
29
Evolución de galaxias

30. • El universo a gran escala es
homogéneo e isotrópico.
30
Evolución de galaxias
• Con la expansión del
universo pequeñas sobre-
densidades se magnifican,
esto produce la dinámica
actual del universo.
• A nivel local el universo no es
homogéneo.

31. • El universo a gran escala es
homogéneo e isotrópico.
• A nivel local el universo no es
homogéneo.
• Con la expansión del
universo pequeñas sobre-
densidades se magnifican,
esto produce la dinámica
actual del universo.
31
Evolución de galaxias

32. Grupo Local de galaxias
~ 1.4 x 106 pc = 1.4 x 103 kpc = 1.4 Mpc
Supercúmulo de Virgo
~ 33 Mpc
Universo Observable
~ 8.4 x 103 Mpc ~ 8.4 Gpc
32
Evolución de galaxias

33. • Grumos de materia oscura atraen a otros menos masivos formando
un halo de materia oscura.
33
Evolución de galaxias : Materia oscura
• Halos de materia oscura muy masivos se fusionan con halos menos
masivos.
• Se forma un “esqueleto” de materia oscura donde la mayoría de
materia que compone al universo se agrupa (red cósmica).

34. 34
Evolución de galaxias
https://www.clues-project.org/cms/images-and-movies/dark-matter/

35. • El gas al ser más liviano es atraído gravitacionalmente por los halos de
materia oscura.
35
Evolución de galaxias : El gas
• Mientras el gas cae al centro del halo gana rotación, pierde
temperatura y aumenta su densidad.
• Nubes de gas donde la temperatura es muy baja y la densidad muy
alta la gravedad hace colapsar la nube y se forman estrellas.

36. 36
Evolución de galaxias : El gas
http://www.ukaff.ac.uk/starcluster/
Se ha creado una estructura
autogravitante compuesta de
materias oscura, estrellas y
gas.
¡Se ha formado una galaxia!

37. • Una vez formadas las galaxias siguen evolucionando por diferentes
mecanismos:
• La física del gas y procesos de formación estelar.
• Aumento de masa por material que aún “cae” a la galaxia.
• Interacciones, colisiones y fusiones con otras galaxias.
• Entre otros…
37
Evolución de galaxias

38. 38
Evolución de galaxias

39. • Las fusiones de galaxias es el factor que más altera el aspecto y la
dinámica de una galaxia:
39
Evolución de galaxias
Fusiones mayores:
=
Fusiones menores: =

40. Galaxias en el Universo
Las galaxias son la principal puente de información cuando queremos
entender el origen, evolución y destino del Universo.
40
¿Por qué?
• Observar a las galaxias es observar al universo en el pasado.
• Entender a las galaxias en el pasado es entender al universo en el
pasado.
• Si logramos reproducir el pasado y el presente del universo tal vez
logremos predecir su destino y podríamos creer que lo entendemos.

41. Pero ahí no termina todo…
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42. 42

43. • Las galaxias nos cuentan la historia del Universo, pero…
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44. ¡No sabemos casi nada acerca del Universo!
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45. 45

46. ¡Muchas gracias!
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