Galaxia elíptica: definición, características y evolución

Galaxia elíptica: definición, características y evolución. Descubre morfología, estrellas antiguas, formación estelar mínima y su papel en los cúmulos galácticos.

Una galaxia elíptica es una galaxia con forma elipsoidal y un perfil de brillo suave y casi sin rasgos. Son uno de los tres tipos principales de galaxias descritas originalmente por Edwin Hubble en 1936. Las otras son las galaxias espirales y las lenticulares.

Las galaxias elípticas tienen una forma que va de casi esférica a casi plana, y un tamaño que va de cientos de millones a más de un billón de estrellas. En un principio, Edwin Hubble pensó que las galaxias elípticas podrían evolucionar hacia galaxias espirales, pero esto resultó ser falso. Las estrellas que se encuentran dentro de las galaxias elípticas son mucho más antiguas que las que se encuentran en las galaxias espirales.

La mayoría de las galaxias elípticas están compuestas por estrellas viejas de baja masa, con un medio interestelar escaso y una actividad de formación estelar mínima. Suelen estar rodeadas de un gran número de cúmulos globulares. Se cree que las galaxias elípticas constituyen aproximadamente el 10-15% de las galaxias del Supercúmulo de Virgo, pero no son el tipo de galaxia dominante en el universo en general. Suelen encontrarse cerca de los centros de los cúmulos de galaxias.

Las galaxias elípticas y las galaxias lenticulares también se denominan galaxias de "tipo temprano" (ETG), debido a su posición en la secuencia de Hubble. Son menos comunes en el Universo temprano, es decir, en las galaxias más alejadas de nosotros.

Clasificación y morfología

Las galaxias elípticas se clasifican tradicionalmente por su apariencia proyectada en el cielo mediante la notación En, donde n = 10 × (1 − b/a) y a y b son los ejes mayor y menor de la elipse aparente. Así, E0 es casi esférica y E7 es muy elongada. Esta clasificación no indica necesariamente la tridimensionalidad real, sino la proyección observada.

Otras características morfológicas relevantes:

• Perfil de brillo: muchas galaxias elípticas gigantes siguen la ley de de Vaucouleurs (perfil R1/4), mientras que algunas muestran un índice de Sersic diferente; esto describe cómo decae el brillo desde el centro hacia las regiones externas.
• Isófitas: las figuras de igual brillo pueden ser boxy (en forma de caja) o discy (con rasgos parecidos a un disco), lo que se relaciona con la dinámica interna y la historia de fusiones.
• Diferencias por tamaño: se distinguen las gigantes (masa y luminosidad muy altas) de las enanas elípticas (menos luminosas y más pequeñas), con propiedades físicas y formativas distintas.

Propiedades estelares y del medio

• Población estelar: dominan estrellas viejas y de baja masa, por eso las galaxias elípticas suelen presentar colores rojizos y espectros con pocas líneas de formación estelar.
• Gas y polvo: contienen poco gas frío y polvo, aunque las elípticas gigantes pueden presentar halos de gas caliente detectables en rayos X, indicativos de potenciales profundos y grandes cantidades de materia oscura.
• Cúmulos globulares: suelen tener sistemas ricos en cúmulos globulares; la relación entre población estelar y cúmulos ofrece pistas sobre su ensamblaje.
• Agujeros negros: la mayoría alberga un agujero negro supermasivo en su centro; la masa del agujero negro correlaciona con propiedades globales (como la velocidad de dispersión) mediante la relación M–σ.

Cinemática y dinámica

La dinámica de las galaxias elípticas se caracteriza por movimientos estelares desordenados: las estrellas se mueven en órbitas con alta velocidad de dispersión en lugar de rotar en un disco coherente, aunque algunas elípticas muestran rotación significativa. La medida de la velocidad de dispersión y de perfiles de masa permite estimar la presencia de materia oscura y la distribución de masa total.

Formación y evolución

Existen dos escenarios principales, complementarios y actualmente integrados en modelos jerárquicos:

• Fusiones de galaxias: las elípticas, especialmente las gigantes, suelen formarse por fusiones mayores entre galaxias espirales o por múltiples fusiones menores; estos eventos disparan oleadas de formación estelar seguidas por un agotamiento o expulsión del gas, dejando poblaciones estrellares viejas.
• Colapso monolítico: propuesto en modelos más antiguos, sugiere una formación rápida y temprana por colapso de gas en el Universo temprano; hoy se considera que algunos rasgos observados (p. ej. edades antiguas de las estrellas) pueden resultar de fases tempranas intensas de formación dentro de un marco jerárquico.

Factores ambientales influyen: en cúmulos densos las fusiones y la interacción con el medio intraclúster favorecen la formación de elípticas y de las gigantes centrales (galaxias cD), mientras que en ambientes menos densos las historias evolutivas pueden ser diferentes.

Importancia observacional y cosmológica

• Planos fundamentales: las galaxias elípticas obedecen relaciones empíricas como el plano fundamental (conecta tamaño, brillo superficial y velocidad de dispersión), útil para estudiar formación galáctica y distancias cosmológicas.
• Marcadores de evolución: la edad y metalicidad de sus estrellas permiten reconstruir el historial de formación en diferentes épocas cósmicas y testar modelos de formación jerárquica.
• Ejemplos notables: una de las elípticas más famosas es M87 (NGC 4486), en el cúmulo de Virgo, conocida por su potente jet relativista y su agujero negro supermasivo observado por el Event Horizon Telescope.

Resumen

Las galaxias elípticas son estructuras dominadas por estrellas viejas, con formas elipsoidales y perfiles de brillo suaves. Presentan poca formación estelar activa y contienen halos de gas caliente en algunos casos, además de agujeros negros centrales y ricos sistemas de cúmulos globulares. Su formación se explica principalmente por fusiones y ensamblaje jerárquico, y su presencia y propiedades ofrecen claves importantes sobre la evolución de las galaxias y la historia del Universo.

Preguntas y respuestas

P: ¿Qué es una galaxia elíptica?

P: ¿Quién describió originalmente los tres tipos principales de galaxias?

P: ¿Cuáles son los otros dos tipos de galaxias además de las elípticas?

P: ¿Qué tamaño puede tener una galaxia elíptica?

P: ¿Las estrellas que se encuentran en el interior de las galaxias elípticas son más jóvenes o más viejas que las que se encuentran en las galaxias espirales?

P: ¿Qué tipo de actividad de formación estelar suelen tener las galaxias elípticas?

P: ¿Cómo de comunes son las galaxias de tipo temprano (elípticas y lenticulares)en comparación con otras del universo en general?

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