Luis Guillermo Vasco Uribe (Cartillas)

Hawking plantea la remota existencia de un agujero negro en donde la materia estaba comprimida hasta una densidad infinita, donde la relatividad general se quebraba, y el espacio, el tiempo y las leyes de la física dejaban de operar. Como producto de sus contradicciones internas, del choque de las fuerzas internas, se produjo un gran estallido (inicio de una gigantesca inflación de la materia), el big bang; con él, el universo y el tiempo tuvieron un comienzo hace más o menos 15 mil millones de años. Esa gran explosión originó la Vía Láctea, el universo en el cual vivimos; de la misma manera se ha originado la mayor parte de las galaxias. Ese gran estallido lanzó hacia el espacio toda la materia que estaba concentrada en ese punto, en ese centro, inflación que todavía continúa, de ahí que nuestra galaxia siga ampliándose, y lo hará quién sabe durante cuántos millones de años más (Fig. 4). La fuerza de expansión combinada con la fuerza de la gravedad produjo la forma que tienen nuestra galaxia y la mayor parte de las galaxias, la de una espiral.

Fig. 4. Recreación artística del big bang
(http://scienceblogs.com/startswithabang/upload/2010/01/i_am_not_afraid_to_believe_in/bigbang.jpg)

Una vez agotada la fuerza expansiva de esa explosión, la distancia entre los distintos núcleos de materia irá disminuyendo, haciendo que toda esa materia se vaya concentrando hasta que todos esos núcleos se precipiten los unos en los otros; y este universo desaparecerá con un gran choque, el big crash.

Habitamos en uno de los resultados de esa explosión, en una de las galaxias que se originaron de ella, la Vía Láctea (Fig. 5, en donde el sol está ubicado en el círculo naranja y, a su alrededor, nuestro sistema solar con sus planetas). Lo que se ve blanco es la materia en expansión; hay muchos elementos en forma sólida, algunos de ellos “apagados” y otros que arden, como nuestro sol; otros existen en forma gaseosa. La expansión de la materia y, por tanto, de nuestra galaxia continúa todavía.

Fig. 5. La Vía Láctea con eje mayor de 100.000 años luz y eje menor de 12.000 años luz.
El sistema solar está a 35.000 años luz del centro galáctico.
(IGAC: Atlas de Colombia, Bogotá, 1969, p. 4)

Fig. 6. En el cielo nocturno de un planeta en la Gran Nube de Magallanes
aparece la Vía Láctea. Pintura de Michael Carroll

La nube de Magallanes es uno de los grandes núcleos de materia que existen en el espacio, en parte sólida, en parte agua. La figura 6 no es una foto sino una reproducción pictórica, en donde se puede observar en nuestra galaxia un elemento que no aparecía en la imagen anterior, el eje que atraviesa su centro; este se debe a que alrededor de los centros de alta densidad de materia se proyectan haces de energía, que toman la forma de un eje como este. Se distinguen con mayor claridad algunas de las estrellas principales, las más grandes, y lo demás, lo que se ve como punteado, son también estrellas o núcleos de materia en expansión.

Fig. 7. Fotografía de la Vía Láctea.
Corresponde a un punto a 60 mil años luz del centro de la galaxia
y unos 10 mil por encima del plano de la misma.
El sol está hacia afuera del brazo espiral Sagitario, hacia el centro de la imagen
y a medio camino hacia abajo desde el centro galáctico

En las Figs. 7 y 8 se nota con más claridad la forma espiralada, a partir de un núcleo, de la Vía Láctea. La espiral no tiene un único brazo, sino varios, y el centro resulta coloreado de un amarillo naranja que lo diferencia del resto de la galaxia.

Fig. 8. Mapa de la Vía Láctea
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Espiral_de_la_V%C3%ADa_Láctea.svg

Fig. 9. Vista lateral de la Vía Láctea desde un punto situado por encima del plano de sus
brazos espirales, iluminados por miles de millones de estrellas azules, calientes y jóvenes.
En la distancia se ve el núcleo galáctico, iluminado por estrellas más viejas y rojas.
Pintura de Jon Lomberg. Carl Sagan: COSMOS, Planeta, Bogotá, 1994, p. 8

Si vemos la Vía Láctea por encima (Fig. 9), resalta con mayor claridad el núcleo de materia que lanza radiaciones en todas las direcciones; muchos de sus componentes son gases a elevadas temperaturas. Por estar más cerca, es posible ver las principales estrellas de nuestra galaxia. En esta imagen se observa mejor que en otras su carácter tridimensional.

Otra galaxia distinta a la nuestra es Andrómeda, con 7 brazos en espiral alrededor de su núcleo principal (Fig. 10).

Fig. 10. Andrómeda, M31 es el objeto más distante del cosmos visible
a simple vista desde la tierra. Tiene por lo menos 7 brazos en espiral.
Está a unos 2.3 millones de años luz de distancia. Foto del Observatorio de Yerkes. Tomada de
(IGAC: Atlas de Colombia, p. 7, centro, izquierda)

Fig. 11. Galaxia espiral típica. Pintura de John Lomberg. (Sagan: Op. Cit., p. 7)

La Fig. 11 nos muestra una típica galaxia en espiral; se notan claramente el núcleo de un color naranja y sus varios brazos. Si la comparamos con Andrómeda, resalta una diferencia: hay galaxias que tienen una forma alargada y su giro no es completamente circular sino elipsoidal, como Andrómeda; otras, como esta, tienen forma circular en su contorno o circunferencia externa.

Esta otra galaxia (Fig. 12) tiene las mismas características: forma circular en su conjunto, color diferente del núcleo central y varios brazos que giran alrededor del centro.

Fig. 12. Galaxia espiral multibrazos. Pintura Adolf Schaller. (Sagan: Op. Cit., p. 2)

El Galáctico de Virgo (Fig. 13) solo tiene dos grandes brazos y un centro todavía muy grande aunque su color no es tan diferenciado como en las otras. Tiene elementos intermedios que no configuran brazos propiamente dichos.

Fig. 13. Galáctico de Virgo, situado a 62 millones de años luz. Foto David Malin

Pero en la naturaleza y en el universo no solamente las galaxias tienen forma en espiral. Las tormentas revisten, por lo general, la forma de espirales de varios brazos (Fig. 14). Su núcleo presenta también un color diferente al de las partes exteriores y desprende elementos.

Fig. 14. Tormenta en espiral. Un rebaño de nubes flotantes en las corrientes
ascendentes de un sistema tempestuoso atmosférico.
Pintura de Adolf Schaller. (Sagan: Op. Cit., p. 43 a)

Fig. 15. El huracán Katrina sobre Nueva Orleáns; a la derecha se observa la Florida

Como puede verse, el huracán Katrina (Fig. 15), que semi destruyó la ciudad de Nueva Orleáns, tiene también la forma de una gran espiral, un núcleo central y varios brazos.

En la imagen del huracán Nargis (Fig. 16), que azotó a Birmania, se alcanza a distinguir su núcleo central, aunque menos nítido, lo mismo que su forma en espiral. Las fotos de los tornados dejan ver que estos son embudos que giran en espiral.

Fig. 16. Huracán Nargis sobre Birmania
(http://www.elperiodico.com/default.asp?idpublicacio_PK=46&idioma=
CAS&idnoticia_PK=506779&idseccio_PK=1038)

Este mini huracán o vórtice se produce en el aire al paso del extremo del ala de un avión. Pueden notarse el centro y el giro en espiral (Fig. 17).

Fig. 17. Vórtice producido por el paso del ala de un avión.
Se hace visible coloreándolo con humo de color
(http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Airplane_vortex_edit.jpg)

Otra clase de forma estelar es llamada disco de acreción (Fig. 18), que gira alrededor de un agujero negro. Los agujeros negros son grandes concentraciones de materia de muy alta densidad, que precisamente por ello tienen la capacidad de atrapar más materia; no se conoce lo que ocurre en su interior. Van atrayendo materia a su alrededor y esta, antes de precipitarse por él, adquiere forma de espiral que gira en torno suyo. El agujero negro va acrecentando su masa, de ahí viene la palabra acreción.

Fig. 18. Ondas de choque en espiral en una imagen de un disco de acreción,
es decir, el material que gira en torno a un objeto central compacto
que podría representar un agujero negro (simulación)
(http://observatorio.info/2005/03/simulacin-de-un-disco-de-acrecin/)

Los discos de acreción también se forman en estrellas nacientes que tienen una gran cantidad de energía o en otros núcleos de energía que existen en el espacio; como el que aparece a continuación, alrededor de una estrella gigante y joven de color naranja (Fig. 19).

Fig. 19. Visión artística de un disco protoplanetario,
que es un disco de acreción que se forma alrededor de una estrella joven. NASA
(http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Protoplanetary_disk.jpg)

Existe otra clase de galaxias, las barradas, cuyos brazos están ligados entre sí por una barra que atraviesa su núcleo. Abajo vemos dos de ellas (Figs. 20 y 21).

Fig. 20. Galaxia espiral barrada por una barra de estrellas y de polvo que atraviesa su núcleo.
Pintura de John Lomberg. (Carl Sagan: COSMOS, p. 7)

Fig. 21. Galaxia espiral barrada NGC1365. Foto David Malin
(http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/image/9910/ngc1365_hst_big.jpg)

Esta última, cuyo nombre es NGC1365, tiene su energía mucho más concentrada que en la anterior, tanto en el centro como en los dos brazos principales.