Las galaxias vienen en diferentes formas y tamaños. ¿Qué factores determinan la forma y el tamaño de una galaxia y cómo pueden cambiar con el tiempo?
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El tamaño de una galaxia depende de cómo se distribuyó la materia en el universo primitivo y cómo colapsó bajo su propia gravedad para formar grupos de materia (oscura) alrededor de la cual se formarían las galaxias.
Las primeras galaxias son irregulares, pero a medida que la materia cayó hacia ellas y desarrollaron una dirección orbital constante, formaron un disco. Las ondas de gravedad en el disco aparecen como brazos espirales. Las grandes galaxias que están formando activamente estrellas tienden a tener esta estructura. Las galaxias pequeñas pueden nunca alcanzar el punto de formar un disco y permanecer irregulares.
A medida que las galaxias chocan e interactúan, las órbitas de las estrellas se ven interrumpidas. El resultado de la fusión de dos grandes galaxias espirales es a menudo una galaxia en la que las estrellas orbitan en todas las direcciones, que parece una galaxia elíptica. La formación de estrellas en galaxias elípticas es a menudo muy baja. Las galaxias elípticas son la forma más evolucionada de galaxias.
La escala de tiempo de esta evolución es lenta. Las galaxias tardan miles de millones de años en evolucionar de una forma a otra.
Los detalles del proceso de formación y evolución de galaxias aún son inciertos. La naturaleza exacta de la materia oscura será importante para comprender cómo se forman las galaxias. El papel (si lo hay) que juegan los agujeros negros en la formación de galaxias es incierto.
Sí definitivamente.
Las galaxias crecen a través de una suave acumulación de materia (oscura y bariónica) y mediante fusiones con otras galaxias. Las fusiones menores (es decir, donde una galaxia es mucho más grande que la otra) simplemente interrumpen la más pequeña sin cambiar la forma de la más grande (pero pueden aumentar su tasa de formación estelar por un tiempo). Las fusiones importantes, donde las galaxias son de tamaño comparable, pueden "destruir" completamente las galaxias. Si las galaxias fusionadas son espirales, a veces pueden establecerse en una galaxia espiral más grande, posiblemente con una protuberancia central mejorada. Pero a veces, dependiendo, entre otras cosas, de su orientación antes de la fusión, se convierten en elípticas.
Dado que el Universo se está expandiendo, las galaxias estuvieron más juntas en el pasado y, por lo tanto, la mayor parte del crecimiento ya ha tenido lugar.
Pequeñas galaxias que experimentan una intensa formación estelar, pueden soplar el gas debido a la retroalimentación estelar, de esta manera la eliminación de la mayor parte de su gas y por lo tanto de pliegue un poco en tamaño y "extinguir" a sí mismos.
Las galaxias tienen su origen en los cúmulos de la sopa primordial casi lisa de gas y materia oscura (y radiación). Estos grupos tienen una distribución de tamaño, la función de masa de halo , que es una ley de potencia en masas pequeñas y con un corte exponencial en masas grandes. Por lo tanto, el tamaño de las galaxias sigue una distribución similar.
La figura de la derecha (de mi propia simulación cosmológica) muestra cuántas estrellas hay en un halo de materia oscura (simulada) de una masa dada. Puede ver que sigue una ley de potencia aproximada, pero con bastante dispersión.
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