FÍSICA Y QUÍMICA: junio 2018

Choques entre mastodontes (Galaxias):

Aunque puede parecer que no, esto son dos galaxias, conocidas como las galaxias Antena, que están en proceso de combinación.
Crédito: ESA/Hubble

Cuando dos galaxias colisionan, algunas estrellas son expulsadas de la galaxia, otras son destruidas al caer en los agujeros negros supermasivos que están en proceso de fusión. Si se trata de dos galaxias espirales, su estructura es destruida y la nueva galaxia se convierte, en su lugar, en una galaxia elíptica gigante. A pesar de que todo esto suena catastrófico y puede parecer un proceso muy violento y definitivo, lo cierto es que sucede con cierta frecuencia y es parte natural de la evolución de las galaxias.

Por ejemplo, hace ya tiempo que sabemos que la Vía Láctea chocará con Andrómeda, es algo que se puede calcular en base a la dirección y velocidad de ambas galaxias, pero no es, ni mucho menos, la primera colisión que podemos predecir. De hecho, no sólo las predecimos, las podemos observar a lo largo y ancho del cosmos, en diferentes etapas del proceso de colisión, brindándonos imágenes muy llamativas.

Colisiones gravitacionales

Estas dos galaxias, conocidas como Los Ratones, están en una fase temprana de su colisión. El proceso comenzó hace unos 290 millones de años.
Crédito: NASA, H. Ford (JHU), G. Illingworth (UCSC/LO), M.Clampin (STScI), G. Hartig (STScI), the ACS Science Team, and ESA

Como seguramente sabrás, las galaxias se mantienen unidas por su gravedad mutua y orbitan en torno a un centro común. Este tipo de interacción es muy común, especialmente cuando hablamos de una galaxia gigante y sus galaxias satélite. La Vía Láctea, sin ir más lejos, tiene varias galaxias satélites, entre las que destacan, tanto por su popularidad como por su tamaño, las Nubes de Magallanes, visibles desde el hemisferio sur.

A veces estas colisiones surgen porque una galaxia satélite se acerca demasiado a la gigante, hasta el punto de que su gravedad atrae al brazo espiral de la galaxia gigante. En otras ocasiones, sencillamente, el camino de la galaxia satélite hace que atraviese el de la galaxia gigante. Las colisiones pueden provocar fusiones, siempre y cuando ninguna de las dos galaxias tenga la suficiente velocidad, tras la colisión, como para seguir su camino.

Cuando una de las galaxias es mucho más grande que la otra, la galaxia principal verá su estructura y forma muy poco alterada, mientras que la galaxia pequeña desaparecerá porque se convertirá en parte de su anfitrión. Este tipo de colisiones son muy comunes. Creemos que Andrómeda ya ha chocado con otra galaxia en su pasado y, del mismo modo, en estos momentos hay varias galaxias enanas en proceso de colisión con la Vía Láctea (como la galaxia enana elíptica de Sagitario).

Una definición imprecisa

En unos 3.750 millones de años, la Vía Láctea y Andrómeda comenzarán a distorsionarse mutuamente por la acción de la gravedad.
Crédito: NASA

A decir verdad, hablar de un choque es un tanto exagerado. La materia que compone las galaxias está distribuida de una manera tan tenue que la posibilidad de que haya choques de verdad, que una estrella choque contra un planeta (o contra estrella, y otros escenarios similares) es extremadamente improbable. En una colisión galáctica, las galaxias grandes absorben completamente a las pequeñas e incorporan sus estrellas. Hasta aquí, seguramente, es fácil de entender.

Pero, ¿qué pasa cuando la colisión es entre dos galaxias de un tamaño similar, como la Vía Láctea y Andrómeda? En ese caso, el encuentro destruye por completo la estructura espiral. Los dos grupos de estrellas se unen y se convierten en una gigantesca galaxia elíptica sin una estructura discernible. Este tipo de interacciones también pueden provocar una pequeña cantidad de formación de estrellas.

Cuando las galaxias chocan, provoca que se formen grandes nubes de hidrógeno que van comprimiéndose a medida que crecen, provocando una serie de colapsos gravitacionales (y la formación de nuevas estrellas). Una colisión entre galaxias, en realidad, provoca que ambas (o la galaxia resultante, si lo prefieres ver así) envejezca de manera prematura, porque gran parte de su gas se convierte en estrellas.

La evolución de la galaxia resultante

NGC 3921, un conjunto de galaxias que está en proceso de colisión.
Crédito: ESA/Hubble

Cuando ese período de formación de estrellas acelerado termina, la galaxia se queda sin combustible para permitir el nacimiento de nuevos astros. Las estrellas más jóvenes y brillantes explotan en forma de supernova, de manera que sólo permanecen las estrellas rojas, más viejas, más frías y con vidas muchísimo más largas. Por eso una galaxia elíptica gigante, el resultado de un choque entre galaxias, suele tener una gran cantidad de enanas rojas muy viejas y muy poca formación de estrellas.

A pesar de que la galaxia de Andrómeda tiene alrededor de 1 billón de estrellas, y la Vía Láctea alrededor de 300.000 millones, la posibilidad de que dos estrellas choquen es prácticamente nula por las grandes distancias que las separan. Sin embargo, las dos galaxias tienen un agujero negro supermasivo central. Ambos convergerán en uno nuevo cerca del centro de la futura galaxia elíptica.

Esta es la galaxia elíptica gigante ESO 325-G004. Creemos que muchas de las galaxias elípticas del universo (si no todas), son el resultado de una colisión entre galaxias.
Crédito: NASA, ESA, and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA); J. Blakeslee (Washington State University)

Esa fusión de agujeros negros provocará que se transfiera energía orbital a las estrellas, provocando que se muevan a órbitas más altas (es decir, a órbitas más alejadas) a lo largo de millones de años. Cuando dos agujeros negros se acercan a menos de un año-luz de distancia entre sí, emiten ondas gravitacionales, en las que se elimina más energía orbital hasta que, finalmente, se completa el proceso de fusión.

El gas atrapado por la combinación de los agujeros negros podría crear un quásar muy brillante, o la formación de un núcleo activo en el centro de la galaxia. También es posible que el efecto de esa fusión provoque que algunas de las estrellas más cercanas a los agujeros negros sean expulsadas de la galaxia. Si fuese así, se convertirían en algo que llamamos estrellas hiperveloces y tendrían una velocidad de movimiento superior a la velocidad de escape de la galaxia…

En definitiva, cuando hablamos de una colisión entre galaxias, es fácil imaginar un escenario catastrófico, como si estuviésemos describiendo el fin de la Vía Láctea (y de Andrómeda). En realidad, estamos hablando de algo diferente. Técnicamente es cierto que las dos galaxias desaparecerán, pero no porque se destruyan, si no porque darán como resultado una nueva galaxia formada por más de un billón de estrellas, y en las que una fracción minúscula podrían ser expulsadas de la galaxia. Como curiosidad, creemos que nuestro Sol estará llegando al final de su fase principal cuando, dentro de 5.000 millones de años, haya terminado de completarse el proceso de combinación de las dos galaxias…

¿Qué pasaría si un asteroide de 500km colisionase con la Tierra?

Con bastante frecuencia numerosas rocas espaciales de pequeño tamaño entran y se desintegran en la atmósfera de la Tierra. Según el Laboratorio de Propulsión de la NASA, entre 1994 y 2013, más de 550 pequeños asteroides golpearon nuestro planeta.

La mayoría no llegan a atravesar la atmósfera pero algunos sí lo consiguen y lo hacen con considerable fuerza, como fue el caso del meteorito Chelyabinsk, de unos 75 metros de diámetro, y que hace 50.000 años impactó en la Tierra creando el cráter Barringuer, en Arizona (EE.UU.), de 1,5 kilómetros de diámetro.

Si un asteroide este tamaño cayese hoy en día en cualquier ciudad el daño sería de enormes proporciones. Pero, ¿qué pasaría si un asteroide todavía mayor colisionase con la Tierra?

Hace unos 3.260 millones de años debió chocar con nuestro planeta un asteroide gigantesco, entre tres y cinco veces mayor que el que provocó la extinción de los dinosaurios. El asteroide, de entre 45 y 60 kilómetros de diámetro, debió hacer un cráter de 500 kilómetros de diámetro (dos veces y media mayor que el de los dinosaurios), generaría un terremoto de magnitud superior a 10.8 y las ondas sísmicas se propagarían por todo el planeta desencadenando otros grandes seísmos; tsunamis mucho más grandes de los que conocemos barrerían todos los océanos…. La velocidad de impacto del asteroide sería de unos 20 kilómetros por segundo.

Pero vamos a ir un poco más allá. En el siguiente vídeo se muestra como el impacto de un asteroide de 500 kilómetros de diámetro sobre el océano Pacífico levantaría 10 kilómetros la corteza de la superficie. La onda de choque viajaría a velocidades supersónicas. El impacto y la tormenta de fuego que este provocaría rodearía la Tierra y evaporaría toda señal de vida. Nuestro planeta se volvería inhabitable.

Así quedaría la Tierra si cayese un asteroide de 500 kilómetros de diámetro: