Durante 100 millones de años, el universo ha creado 1000 nuevas estrellas cada año. Esta fantástica capacidad creativa tiene lugar en una pequeña región del centro de la galaxia, y requiere enormes cantidades de gas como materia prima. La forma en que este gas es empujado hacia el centro de la galaxia es un enigma que aún los astrónomos no pueden resolver.

Normalmente, la rotación constante de las galaxias impide que el gas se colecte al centro. A juicio del astrónomo de la Universidad de Princeton James Gunn, "no se puede acumular gas en el centro de la galaxia, a menos que se pueda hacer que éste cambie su momento angular. En cualquier sistema que se mantenga circular -como ocurre con la mayoría de las galaxias- no es nada fácil lograr esto".

A pesar de ese impedimento, Lars Hernquist, astrónomo de la Universidad de California en Santa Cruz, ha formulado una posible teoría. Según este científico, la formación de las estrellas puede comenzar cuando dos galaxias chocan. En la elaboración de su teoría, Hernquist ha seguido una idea elaborada por Gunn hace algunos años y que postula que una galaxia pequeña, satélite de una mayor y que gira cada vez más cerca de ésta, puede terminar afectando su sistema gravitacional. De un modo similar a como la luna afecta las mareas en la tierra, una galaxia satélite podría, por tanto, afectar los movimientos de gas en la galaxia mayor.

Esta sugerencia, hasta ahora, no pasaba de ser eso: una teoría atractiva. Observar una colisión entre galaxias es casi imposible, pues este fenómeno tarda millones de años en ocurrir. La única manera de apreciarlo era, por tanto, la simulación computacional. En el momento en que Gunn planteó su hipótesis, se encontró con la dificultad de que su modelo estaba limitado a la capacidad de los computadores de la época, con lo que el modelo resultaba sobre simplificado. Esto se debía fundamentalmente a que, en el cálculo de la gravitación de las galaxias, consideraba a éstas sólo en dos dimensiones.

El desarrollo de nuevos computadores con una gran capacidad de memoria ha hecho posible, desde finales de la década de los ochenta, modelar el fenómeno en las tres dimensiones que corresponde. Claro que con eso se resuelve parte del problema; el resto es la pura física del gas y eso no está para nada aclarado.

Una galaxia incluye tres ingredientes principales: en primer lugar, existen 100 mil millones de estrellas. Luego está la materia oscura, una forma de materia nunca vista y aún no descubierta que, se supone, forma parte de una gran proporción de la masa de la galaxia. Finalmente, está el gas interestelar, que corresponde aproximadamente a un 10 por ciento de la masa de las estrellas. Cuando una galaxia se aproxima a otra, las estrellas, la masa oscura y el gas interestelar ejercen (o son objeto de) tensiones gravitacionales. Las estrellas están de tal modo distante una de otra que pueden pasar una al lado de la otra como enjambres de mosquitos, aunque sus órbitas pueden sufrir cambios gravitacionales. No se sabe qué ocurre en estas circunstancias con la materia oscura, pero para simplificar los cálculos los científicos suponen que ella ejerce sólo un efecto gravitacional.

Al producirse la colisión intergaláctica, las moléculas de gas chocan unas con otras, a diferencia de lo que ocurre con las estrellas y la materia oscura, que están sometidas a fuerzas de compresión. La velocidad a la que chocan las moléculas de gas es tal que originan un calor que hace que el gas se expanda. Esto tiene a su vez un efecto sobre las áreas inmediatas, lo que finalmente tiene un efecto en todo el movimiento del gas. En condiciones tan tumultuosas, registrar la temperatura y la presión para cada punto dentro del gas (condición esencial para predecir su comportamiento) es imposible.

Para resolver parcialmente esta dificultad, el astrónomo Hernquist ha estado utilizando una nueva técnica denominada "hidrodinámica de partículas lisas". Su principal ventaja es que no se precisa evaluar cada punto dentro del gas. Por el contrario, divide el gas en pequeños paquetes, y dentro de cada uno de ellos calcula valores para puntos diversos. Luego, los resultados se combinan para dar un valor promedio. El computador usa estos valores para determinar el efecto que tendría cada paquete sobre el vecino, lo que genera finalmente una aproximación muy realista del comportamiento del gas. De este modo, tomando muestras representativas de zonas de gas, el tiempo requerido para los cálculos computacionales se acorta en forma dramática.

Con este sistema de simulación del comportamiento del gas interestelar, más las ecuaciones sobre gravitación tridimensional, Hernquist ha podido simular colisiones intergalácticas usando un supercomputador. Los resultados muestran que cuando una pequeña galaxia satélite gira en espiral hacia el interior de una mayor, ejerce en el lado cercano de la galaxia mayor una atracción gravitacional ligeramente superior a la del lado lejano, lo que produce un efecto similar a las mareas. Luego de muchas órbitas, algunas estrellas de la galaxia mayor comienzan a unirse en una zona en forma de barra que se aproxima hacia el centro de la galaxia. Un fenómeno similar ocurre con el gas.

A diferencia de la barra de estrellas, la barra de gas tiene los días contados. La barra de estrellas ejerce una poderosa fuerza gravitacional hacia sí misma, lo que causa que el gas pierda su momento angular y caiga hacia el centro de la galaxia. En sólo 100 millones de años, todo el gas de la barra fluye hacia una región de 1000 años luz de diámetro, menos del uno por ciento del diámetro de la galaxia.

En esta etapa, la simulación de Hernquist es consistente con los cálculos que han hecho los astrónomos para la formación de estrellas en la galaxia. El gas se encuentra ahora en el centro de la galaxia, empacado a una densidad un millón de veces mayor que la del gas interestelar de nuestra propia galaxia que, a su vez, resulta ser una fracción pequeña de la presión atmosférica de la tierra, pero lo suficientemente grande como para detonar una intensa formación de estrellas. En otros 100 millones de años, el gas puede producir 100 mil millones de estrellas. Los cálculos de Hernquist han demostrado que el choque de una galaxia satélite con una mayor no es el único fenómeno que puede inducir la formación de estrellas. El acercamiento de dos estrellas de igual tamaño también podría tener similares efectos.



Extractado de Discover, junio de 1991.