Una galaxia espiral es un tipo de galaxia que tiene el aspecto de un disco plano que gira lentamente con una protuberancia en el centro. Contiene estrellas, gas, polvo, materia oscura y un agujero negro supermasivo en su centro. Estructuralmente se distinguen tres componentes principales: el bulbo central (protuberancia), el disco con sus brazos espirales y el halo esférico que rodea el sistema. Las galaxias espirales varían mucho en tamaño y masa: desde discos relativamente pequeños hasta galaxias de decenas a más de doscientas mil años luz de diámetro, y con masas estelares que van desde miles de millones hasta cientos de miles de millones de masas solares.

Durante mucho tiempo se pensó que las galaxias eran nebulosas. El tipo de nebulosa espiral fue descrito por primera vez por Edwin Hubble en su obra de 1936 El reino de las nebulosas. En la actualidad se clasifican como galaxias y reciben su nombre por su forma. La clasificación de Hubble (la imagen conocida como “tenedor de Hubble”) organiza las espirales según la presencia de barra y la apertura de sus brazos; entre las clases relacionadas también está el tipo lenticular (S0), que comparte propiedades tanto de galaxias espirales como elípticas.

Tipos y clasificación

La galaxia espiral barrada es un tipo importante y común de galaxia espiral. Existen otros tres tipos de galaxias espirales. Las galaxias espirales de gran diseño tienen dos brazos bien formados. Las galaxias espirales de brazos múltiples tienen más brazos. En las galaxias espirales floculantes, es difícil ver los brazos en absoluto.

En la clasificación moderna se usan etiquetas como SA (espiral sin barra), SB (espiral barrada) y SAB (intermedia), y se añaden letras a, b, c (y a veces d) para indicar cuán prominente es el bulbo y cuán apretados están los brazos: por ejemplo SBa tiene un bulbo grande y brazos más cerrados, mientras que SBc tiene un bulbo pequeño y brazos abiertos. Las barras no son meramente ornamentales: pueden actuar como mecanismo para canalizar gas hacia el centro y alimentar la formación estelar o al agujero negro supermasivo en su centro.

Características clave

  • Disco y brazos: los brazos son zonas de mayor densidad donde se concentra el gas molecular y se forma la mayor parte de las estrellas jóvenes y azules.
  • Bulbo central: concentrado de estrellas más viejas y rojas; su tamaño varía según la subclase.
  • Halo y materia oscura: las galaxias espirales están inmersas en halos de materia oscura que dominan la masa dinámica; las curvas de rotación planas a grandes radios son evidencia de esa materia oscura.
  • Formación estelar: los brazos espirales y las regiones moleculares (trazadas por CO) son los principales lugares de formación estelar activa.
  • Actividad nuclear: muchas espirales albergan núcleos activos débiles o moderados ligados a la acreción en el agujero negro central.

Formación y evolución

Las galaxias espirales se forman y evolucionan por procesos combinados: la acreción de gas, las fusiones menores, la interacción gravitatoria con galaxias vecinas y la evolución secular interna (como la formación de barras). Las ondas de densidad son una explicación clásica de los brazos bien definidos de las espirales de diseño, mientras que en galaxias floculantes los brazos pueden ser el resultado de inestabilidades locales en el disco. Interacciones y pasadas colisiones pueden transformar temporalmente la morfología, incrementar la formación estelar o, en fusiones mayores, convertir espirales en galaxias elípticas.

Observación: longitudes de onda y ejemplos

Las galaxias espirales se estudian en muchas bandas: en óptico se observan las estrellas y los brazos; en infrarrojo se resalta el polvo y las barras; en radio (línea de 21 cm) se mapea el gas neutro (HI) y en ondas submilimétricas y milimétricas se detecta el gas molecular (CO). Ejemplos bien conocidos de galaxias espirales son la Vía Láctea (una espiral barrada) y Andrómeda (M31), cada una con características diferentes de bulbo, brazos y contenido de gas.

Distribución y contexto cosmológico

Alrededor del 60% de las galaxias del universo cercano a nosotros (el "universo local") son galaxias espirales e irregulares. Se encuentran sobre todo en zonas de baja densidad del universo y son poco frecuentes en los centros de los cúmulos de galaxias, donde dominan las galaxias elípticas y lenticulares. En ambientes densos, las interacciones y el stripping de gas tienden a reducir la formación estelar y a transformar la población galáctica.

Resumen rápido

  • Las galaxias espirales tienen disco, bulbo y halo, con brazos donde se forman la mayoría de las estrellas jóvenes.
  • Existen espirales barradas y no barradas; la barra influye en la dinámica interna y en el flujo de gas.
  • Las curvas de rotación y la abundancia de materia oscura son rasgos clave de su dinámica.
  • Se observan y clasifican en múltiples longitudes de onda para entender su estructura, gas, polvo y procesos de formación estelar.