GALÀXIES ESPIRALS: CARACTERÍSTIQUES I TIPUS - ART - 2025

Una galàxia espiral és una monumental agrupació d'estrelles en forma de disc amb braços en espiral, que recorda la forma d'un molinet de vent. La forma dels braços varia molt, però en general es distingeix clarament un centre condensat envoltat d'un disc de el qual brollen les espirals.

Gairebé un 60% de les galàxies que es coneixen actualment són espirals amb les següents estructures característiques: inflor central o bulb galàctic, disc, braços espirals i halo.

Figura 1. Galàxia de l'Molinet a la constel·lació de l'Óssa Major situada a 21 milions d'anys llum de la Terra. Font: Wikimedia Commons. ESA / Hubble.

Es tracta de galàxies d'extraordinària bellesa que poden ser localitzades en constel·lacions com la de Eridà. Totes elles codificades gràcies a la tasca de l'astrònom Edwin Hubble (1889-1953).

Característiques

Dos terços de les galàxies espirals presenten una barra central, constituint un subtipus anomenat galàxies en espiral barrada, per diferenciar-les de les galàxies en espiral simple. Tenen només dues espirals que surten de la barra i es cargolen en la mateixa direcció. La nostra Via Làctia és un exemple de galàxia espiral barrada si bé no podem observar-la des de la nostra posició.

La inflor central és de color vermellós, a causa de la presència d'estrelles més antigues. Al nucli pròpiament dit hi ha escassa quantitat de gas i al centre sol trobar-se un forat negre.

El disc de la seva banda és blavós i ric en gas i pols, amb presència d'estrelles joves i més calentes que orbiten en trajectòries gairebé circulars al voltant de l'nucli galàctic, però més lentament que les de l'nucli.

Pel que fa a les espirals, es presenten en gran varietat, podent anar des de les que s'enrotllen fortament al voltant de la inflor central o els braços disposats de forma més oberta sobre aquest. Es destaquen gràcies a la gran quantitat d'estrelles joves, blaus i calents que contenen.

Existeixen diverses teories sobre el per què es formen, de les que parlarem més endavant.

Finalment es troba un halo esfèric que envolta tot el disc, pobre en gas i pols, en el qual les estrelles més velles s'agrupen en cúmuls estel·lars globulars, enormes agrupacions amb milers i fins milions d'estrelles que es mouen a gran velocitat.

Tipus de galàxies espirals

Per classificar les galàxies d'acord a la seva morfologia (aparença segons es veuen des de la Terra) s'utilitza el diapasó creat per Edwin Hubble en 1936. Aquesta classificació va ser modificada posteriorment per altres astrònoms a l'afegir subtipus i números a la notació original.

Hubble va codificar amb lletres a les galàxies d'aquesta manera: I per galàxies el·líptiques, SO galàxies amb forma lenticular i amb S les espirals.

Més tard es van afegir dues categories més per incloure a les galàxies espirals barrades amb SB ia les galàxies la forma no segueix un patró i són irregulars: Irr. A prop de l'90% de totes les galàxies observades són el·líptiques o espirals. Només un 10% està en la categoria Irr.

Figura 2. Diagrama de diapasó de les galàxies. Font: Wikimedia Commons. The original uploader was Cosmo0 at English Wikipedia. (Original text: None given).

Hubble va creure que les galàxies començaven la seva vida com a estructures esfèriques de l'tipus E0 per després desenvolupar els braços i convertir-se en galàxies espirals que acabarien sent irregulars.

Tanmateix està demostrat que no és així. Les galàxies el·líptiques tenen un moviment de rotació molt més lent que no les portarà a aplatar ia generar les espirals.

En els braços de l'diapasó de Hubble estan les galàxies espirals: S per les espirals normals i SB per les espirals barrades. Les lletres minúscules indiquen els subtipus: "a" indica que les espirals estan ben tancades al voltant de l'nucli, mentre que "c" s'utilitza quan estan més soltes. Així mateix la proporció de gas augmenta en conseqüència.

La Via Làctia és de tipus SBb, amb el Sol en un dels braços espirals: el braç d'Orió, anomenat així perquè en ell també es troben les estrelles d'aquesta constel·lació, una de les més cridaneres vistes des de la Terra.

Teories sobre l'origen de les espirals

L'origen dels braços espirals no es coneix encara amb certesa, però hi ha diverses teories que procuren explicar-los. Per començar els astrònoms aviat van observar que les diferents estructures d'una galàxia en espiral roten a diferents velocitats. A això l'hi coneix com rotació diferencial i és una característica d'aquest tipus de galàxies.

L'interior de el disc de les galàxies espirals gira molt més ràpid que l'exterior, mentre que l'halo no trencada. Per aquest motiu, a l'començament es va creure que aquesta era la causa que apareguessin les espirals i no només això, també és l'evidència de l'existència de la matèria fosca.

No obstant això de ser així, les espirals serien de curta durada (en termes astronòmics és clar), perquè acabarien enrotllant sobre si i desapareixent.

Ones de densitat i autopropagació d'estrelles

Una teoria més acceptada per explicar l'existència de les espirals és la de les ones de densitat. Aquesta teoria, creada per l'astrònom suec Bertil Lindblad (1895-1965) postula que la matèria experimenta variacions en la seva concentració, les quals, a l'igual que el so, poden propagar-se en el medi galàctic.

D'aquesta manera es creen zones amb més concentració, com les espirals, i altres amb menys, que serien els espais entre elles. Però aquestes zones tenen durada limitada, per això els braços poden moure encara que la seva forma persisteix en el temps.

Això explica el per què les espirals són regions molt actives pel que fa a la producció estel·lar es refereix. Allà el gas i la pols està més concentrats, de manera que la gravetat intervé perquè la matèria s'agrupi formant protoestrelles, que donaran origen a estrelles joves i massives.

L'altra teoria que busca explicar les espirals és la de la autopropagació. Se sap que les estrelles blaves i massives dels braços espirals són de curta vida en relació amb estrelles més fredes i roges de l'nucli.

Les primeres solen acabar la seva vida en gegantines explosions de supernova, però el material pot ser reciclat formant noves estrelles en el mateix lloc de les anteriors: els braços espirals.

Això explicaria la persistència dels braços, però no l'origen dels mateixos. Per això els astrònoms creuen més bé que es deuen a una combinació de factors: la mateixa rotació diferencial, l'existència de les ones de densitat, la autopropagació d'estrelles i les interaccions sofertes amb altres galàxies.

Totes aquestes circumstàncies juntes donen lloc a diferents tipus de braços en espiral: fins i clarament delineats o gruixuts i poc definits.

Diferències amb les galàxies el·líptiques

La diferència més evident és que les estrelles de les galàxies el·líptiques està distribuïdes d'una manera més uniforme que en les espirals. En aquestes llueixen concentrades en el disc més vermellós i escampades en els braços espirals, de color blavós, en canvi la distribució en les galàxies el·líptiques és oval.

Una altra característica distintiva és la presència o absència de gas i pols interestel·lar. A les galàxies el·líptiques, la major part de la matèria es va transformar en estrelles fa molt de temps, per tant tenen poc gas i pols.

Per la seva banda, les galàxies espirals tenen zones on el gas i la pols, que donen origen a noves estrelles, és abundant.

La següent diferència notable és el tipus d'estrelles. Els astrònoms distingeixen dues poblacions estel·lars: la població I jove i la població II, d'estrelles més antigues. Les galàxies el·líptiques contenen estrelles de la població II i pocs elements més pesats que l'heli.

En canvi les galàxies espirals contenen poblacions I i II. En el disc i els braços predomina la població I, més jove i amb alta metal. Això vol dir que contenen elements pesants, romanents d'estrelles ja desaparegudes, mentre que en l'halo es troben les estrelles més antigues.

Per això en les galàxies espirals se segueixen formant estrelles, mentre que en les el·líptiques no. I és que probablement les galàxies el·líptiques siguin el resultat de col·lisions entre les galàxies espirals i les irregulars, durant les quals la major part de la pols còsmica desapareix i amb ell la possibilitat de creació de noves estrelles.

Aquestes col·lisions entre galàxies són esdeveniments freqüents, de fet es creu que la Via Làctia està en col·lisió amb petites galàxies satèl·lits: la galàxia el·líptica nana de Sagitari SagDEG i la galàxia nana de el Ca Major.

taula comparativa

Diferències entre galàxies el·líptiques i espirals. Font: Fanny Zapata.

Exemples de galàxies espirals

Les galàxies espirals abunden en l'univers. Vistes des de la Terra són objectes d'extraordinària bellesa per les seves diverses formes. Per exemple, en la constel·lació de Eridà hi ha cinc galàxies en espiral de diferents tipus, incloent tres barrades. Una d'elles és NGC 1300, que es mostra a continuació.

Figura 3. Galàxia espiral barrada NGC 1300 a Eridanus. Kevin Gill from Los Angeles, CA, United States

La Via Làctia

És la galàxia que alberga a el Sistema Solar en un dels seus braços espirals. Conté entre 100 i 400 mil milions d'estrelles amb una mida estimat d'entre 150-200.000 anys llum. Forma part de l'anomenat Grup Local de galàxies, al costat de Andròmeda i unes 50 galàxies més, gairebé totes nanes.

Andròmeda

També coneguda com M31, es troba en la constel·lació d'Andròmeda, propera a la de Cassiopea amb el seu reconeixible forma de W. Es pot veure a simple vista o amb bons prismàtics en nits clares i sense lluna.

Encara que ja apareixia en els registres dels antics astrònoms àrabs, no es va saber que era una galàxia sinó fins a començaments de segle XX, gràcies a les observacions d'Edwin Hubble.

Figura 4. La galàxia Andròmeda. Font: Pixabay.

Dista uns 2,5 milions d'anys llum i té una mida semblant a la de la Via Làctia, encara que es creu que és una mica més massiva. No obstant això estimacions recents assenyalen que la seva massa és comparable a la de la nostra pròpia galàxia.

Andròmeda s'acosta a nosaltres a gran velocitat, de manera que s'espera que en uns 4.5 bilions d'anys col·lisioni amb la Via Làctia donant origen a una gegantina galàxia el·líptica.

Galàxia de l'Remolí

Apareix en el catàleg de Messier com l'objecte M51 i va ser descoberta pel mateix Charles Messier en 1773. Es troba a la constel·lació de Canes Venatici al cel boreal, propera a Bootes ja Leo, des d'on es pot veure amb prismàtics.

Aquest majestuós objecte astronòmic té la típica forma de galàxia en espiral i està a una distància estimada d'entre 16 i 27 milions d'anys llum. Posseeix una galàxia acompanyant clarament visible en les imatges de telescopi: la galàxia NGC 5195.

Figura 5. Galàxia de l'Remolí i la seva galàxia satèl·lit. Font: Wikimedia Commons. NASA, ESA, S. Beckwith (STScI), and The Hubble Heritage Team STScI / AURA)

referències

1. Carroll, B. An Introduction to Modern Astrophysics. 2nd. Edition. Pearson.
2. Heras, A. Introducció Astronomia i Astrofísica. Recuperat de: antonioheras.com.
3. Oster, L. 1984. Astronomia Moderna. Editorial Reverté.
4. Wikipedia. Formació i evolució de les galàxies. Recuperat de: es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Espiral galaxies. Recuperat de: en.wikipedia.org.