cinemática galáctica

El carrusel gira: cuanto más lejos del centro te sientas, más rápido te lleva. Durante mucho tiempo se pensó lo mismo de las galaxias: las estrellas en las afueras deberían girar más lento que las cercanas al centro. Pero ya en los años 1970 se descubrió que en muchas galaxias espirales la velocidad de las estrellas apenas disminuye con la distancia al centro.

Una galaxia se parece a una ciudad: en el centro hay luces brillantes y edificios densos, y hacia las afueras, luces dispersas y vacío. Pero si observamos cómo rota el gas en el disco galáctico, vemos que en las afueras su velocidad casi no disminuye. Como si barrios invisibles siguieran sosteniendo el movimiento.

El universo temprano no se parecía a un estanque tranquilo, sino a un caldero burbujeante. La materia fluía, chocaba y se arremolinaba, todo en medio de la rápida expansión del propio espacio. Para entender cómo de esa sopa caliente nacieron las estrellas y las galaxias, los físicos construyen simulaciones digitales.

La galaxia es una autopista cósmica donde las estrellas, como coches, corren en círculos. Su velocidad depende de una «carga» invisible dentro de la órbita: cuanta más masa, más rápido van los vehículos de fuera.

El brazo de un río estelar rodea el centro de una galaxia lejana, como una cinta luminosa sobre una montura invisible. Esa montura es el halo oscuro: una enorme nube de materia oscura invisible que, con su atracción, mantiene unidas a las estrellas y al gas.

Una galaxia se parece a una tortita luminosa salpicada de estrellas. Si la miras de frente, ves todo a la vez: los brazos brillantes y las capas oscuras de polvo. Pero basta con inclinar la tortita para que la imagen cambie: las capas se superponen y la luz se mezcla.

Si arrojas un puñado de purpurina a un río, algunas partículas flotarán directamente, otras girarán en pequeños remolinos. Con las galaxias del universo ocurre algo parecido: no solo se separan debido a la expansión, sino que también giran en corrientes gigantes, como astillas en remolinos invisibles.

Si tomas dos bolas pesadas y las separas un metro, se atraen con una fuerza que se debilita cuatro veces al duplicar la distancia. Esta ley la descubrió Newton y funciona en una habitación, en el sistema solar, en una galaxia.

Antes los astrónomos calculaban la masa de las galaxias como si fueran esferas perfectas. Pero una galaxia es un panqueque plano. El nuevo modelo 'Perdido y Encontrado' tiene en cuenta la forma real: suma la atracción de todas las partes del disco, no solo del abultamiento central.

En las frías nubes de gas interestelar se extienden largos y densos filamentos. En ellos, como en incubadoras abarrotadas, maduran las futuras estrellas. Durante mucho tiempo se pensó que dentro de estos filamentos todo estaba gobernado por la gravedad: la materia fluye suavemente hacia los centros, donde la densidad aumenta y finalmente estalla una estrella.

Cuando las estrellas en los bordes de las galaxias giran más rápido de lo calculado, normalmente se supone la existencia de materia oscura oculta. Un nuevo trabajo prescinde de partículas invisibles.

Las estrellas en las afueras de las galaxias giran inesperadamente rápido. Según Newton, cuanto más lejos del centro, más lento debería ser el movimiento, como en un baile circular donde los que están en el borde van más despacio.

Una galaxia se parece a un tiovivo gigante: las estrellas y el gas giran alrededor del centro, y la velocidad de su movimiento delata cuánta materia hay en ese tiovivo. Si solo viéramos la materia luminosa, las partes exteriores girarían más lentamente de lo que muestran las observaciones.

En el centro de nuestra galaxia se encuentra un agujero negro supermasivo alrededor del cual giran estrellas. Su movimiento se asemeja a una danza: unas trazan órbitas alargadas, otras casi circulares.

Un planeta gigante orbita demasiado cerca de su estrella. En cada vuelta, tira de la estrella con su gravedad, y en el interior de la estrella se generan ondas, como los círculos que hace una piedra al caer al agua. Estas ondas frenan la órbita del planeta, que cae en espiral hacia la estrella. La estrella engulle el planeta y comienza a girar más rápido.

Tome una peonza infantil y láncela sobre la mesa. Gira de manera uniforme y todas sus partes se mueven en la misma dirección. Ahora arroje al suelo un puñado de cuentas y sople sobre ellas: cada cuenta saldrá volando en una dirección distinta.

Un mapa de una ciudad donde en lugar de calles hay velocidades de coches, y en lugar de edificios, el contenido de metales en las estrellas. Con ese mapa se puede saber dónde está el centro y dónde las afueras, incluso sin conocer las distancias exactas.

El telescopio espacial Gaia ha medido la velocidad de rotación de más de cien mil estrellas. Resulta que la velocidad de giro depende de la temperatura de la estrella. En las estrellas más frías que 6500 grados, la superficie se mueve a una velocidad de 10 a 20 kilómetros por segundo.

A gran escala, el universo se asemeja a una telaraña gigante: los brillantes cúmulos de galaxias están conectados por largos filamentos de galaxias, gas y materia oscura. Antes se pensaba que por estos filamentos la materia fluía hacia los cúmulos como por tuberías.

Tres galaxias lejanas giran como tiovivos gigantes. Sus estrellas y su gas se mueven a lo largo de brazos espirales, y por la velocidad de ese movimiento se puede calcular cuánta materia hay en la galaxia, tanto visible como invisible.

Los vortones son anillos cósmicos invisibles, bucles cerrados de espaciotiempo curvado. Más finos que un átomo pero más pesados que las estrellas, estos vestigios del Big Bang giran como tiovivos gigantes, arrastrando todo a su alrededor.

En 2019, el telescopio Event Horizon regaló a la humanidad la primera imagen de la sombra de un agujero negro. Desde entonces, los astrofísicos sueñan con algo más: ver cómo se mueve la materia en el mismo embudo del espacio-tiempo. Uno de los misterios es el caos.

El sistema solar completa una vuelta alrededor del centro de la Vía Láctea cada 210 millones de años. La última vez que estuvimos en este mismo lado de la Galaxia, los primeros dinosaurios vagaban por la Tierra. Esa cifra, 243.72 km/s, se ha podido precisar gracias a estrellas raras que atraviesan la Galaxia como balas de cañón.