Evolución galáctica desde chorros de estrellas

Leo

https://noticiasdelaciencia.com/art/50179/las-galaxias-estan-condenadas-al-caos

"Las galaxias están condenadas al caos"

Un título sugerente pero que, dependiendo de lo que entendamos por caos, es falso. Más bien parece que las galaxias se reordenan internamente.

Lo que dice es que las galaxias evolucionan con el tiempo. Empiezan por contener estructuras definidas, como una barra central y brazos en espiral, con las estrellas agrupadas en esas estructuras y girando en conjunto en un mismo sentido. Según pasan miles de millones de años, esas estructuras se difuminan y el movimiento de cada estrella es más independiente del conjunto, de manera que el aspecto general de la galaxia es más borroso, como el de una nube lenticular, para terminar como galaxias elípticas, con una distribución bastante uniforme de las estrellas.

Especulo con el origen de las galaxias con estructuras alineadas, como barras y brazos en espiral. Pienso que esas estructuras empezaron siendo agrupaciones de masa en torno a chorros relativistas proyectados por los agujeros supermasivos. Estas agrupaciones dieron lugar a estrellas formando un segmento rectilineo. En poco tiempo la gravedad propia atrajo los extremos del segmento hacia su centro, y la gravedad de objetos externos retorció el segmento. Estos dos efectos acabaron dando al segmento forma de espiral. Además se agruparon segmentos, formando brazos espirales. Con mucho más tiempo, la interación gravitatoria entre estas estructuras de una galaxia extrajo estrellas de los segmentos y las hizo moverse de forma más impredecible (caótica) por toda la galaxia, quedando borradas las estructuras iniciales.

En cuanto al origen de esos hipotéticos segmentos rectilíneos de estrellas anteriores a las galaxias, imagino la siguiente situación inicial y su proceso:

- En un volumen inicial, que llamo Vi, de 100 millones de años luz (Mal) de ancho hay mucho polvo y gas disperso, con una masa de unos 100 mil Ms (llamo Ms al millón de masas solares), moviéndose aleatoriamente, sin un foco de atracción cercano.

- Lejos, a cientos, de Mal, un agujero supermasivo y una nube de gas y polvo, con una masa equivalente a decenas de miles de Ms, se acercan.

Se forma un disco de acreción en torno al agujero. El disco se calienta más cuanto más cerca está del agujero. Se alcanza la temperatura de fusión del hidrógeno. La fusión genera más energía que la acreción por gravedad, expulsando partículas a más velocidad que la de escape del agujero en esa órbita. Las partículas despedidas por la fusión encuentran salida solo en dirección perpendicular al disco, porque hacia el disco chocan con otras partículas. Estas partículas expulsadas, al estar cargadas y al moverse a velocidades relativistas, generan un campo magnético inmenso, circular con centro en el agujero. Este campo magnético se opone a que las partículas cargadas se muevan fuera de su eje, de manera que estas se alinean en un chorro J extremádamente delgado y coherente, capaz de recorrer centenares de Mal sin dispersarse.

El disco ha alimentado a J durante, pongamos, 10 Ma, con un flujo de 100 masas solares por año, y viaja a la mitad de la velocidad de la luz. Entonces constituye una masa de 1000 Ms, con una longitud de 20 Mal.

J llega a Vi y lo atraviesa durante 200 millones de años, de manera que durante ese tiempo es un foco de atracción gravitatoria muy intenso, capaz de agrupar la masa equivalente a uno de los brazos de la Via Láctea. Aunque el chorro siga su camino, la condensación del gas en ese trayecto por Vi es suficiente para formar un chorro de estrellas extremadamente recto con una longitud de varios Mal, como algunos que se han observado y cuya explicación aún se discute.

Masa oscura y ciclo cósmico

Intento entender a mi manera, como persona sin enseñanza científica formal, la expansión acelerada del universo observable (UO) y el comienzo de este.

Sabiendo, desde Einstein, que masa y energía son equivalentes, tomando como masa todo lo que existe en UO y dividiéndolo en 20 partes, 1 sería la materia conocida (MC), 5 la materia oscura (MO) y 14 la energía oscura (EO).

Por mi tendencia a simplificar para intentar entender, propongo que MO y EO están compuestas de lo mismo: partículas de muy poca masa y mucho volumen que cuando se encuentran rebotan y que no actúan entre sí a distancia más que por la gravedad, a las que llamo partículas oscuras (POs).

Supongo que el universo es infinito en el espacio y en el tiempo, pero simplificando para intentar una explicación, supongo un estado inicial del que partir, un instante original (IO), en el que todas las PO del UO estaban juntas y quietas, formando una bola inmensa de una densidad parecida a la de nuestra galaxia, que llamaré bola original (BO). La MC estaría dispersa, moviéndose por el universo tanto fuera como dentro de BO, pero sobre todo fuera, hasta distancias enormes, tan grandes o mayores como las observables ahora.

Desde IO, la enorme gravedad de BO atrajo gran cantidad de MC, haciéndola caer dentro a mucha velocidad. La densidad y velocidad de partículas de MC dentro de BO produjo muchos fenómenos, entre ellos: una temperatura enorme, la fusión y fisión de partículas, o la formación de agujeros negros supermasivos (SMBH).

La velocidad de escape de BO sería muy grande, pero limitada por su baja densidad. A partir del momento en que la MC se calentó lo suficiente, sus partículas adquirieron la velocidad que le permitía escapar de BO. Esto ocurría sobre todo en los discos de acreción de los SMBH, que ante tanta densidad de MC debieron ser tremendamente activos.

Los chorros relativistas de los SMBH saldrían sin problemas de BO, y tendrían masa de MC suficiente como para atraer MO de la superficie de BO y arrastrarla consigo por gravedad hasta alejarse de BO.

Estos escapes de MO y MC reducirían el tamaño de BO hasta que se esparciera explosivamente por su temperatura y su falta de gravedad. Este sería el origen de la radiación de fondo de microondas.

La MC y la MO arrastrada por cada chorro, con el tiempo se encogería por gravedad formando en principio un chorro de estrellas y más tarde una galaxia en espiral, que podría crecer al encontrarse con materia dispersa y con otros chorros o galaxias.

La MO dispersada y veloz desde la desaparición de BO, en forma de POs rápidas, podría constituir la energía oscura, ya que al chocar con la MO lenta de las galaxias las impulsaría a separarse.

Una vez fuera de BO, la MC se iría desintegrando y dispersándose en partículas veloces, dejando las galaxias como grumos de MO sin MC.

La MO veloz iría perdiendo energía cinética con los choques contra esos grumos, así que acabaría cayendo en ellos.

Al desaparecer la energía oscura que constituía la MO veloz, los grumos de MO acabarían reuniéndose por gravedad en una nueva bola de materia oscura, y se iniciaría un nuevo ciclo cósmico.

P.D.:

La nueva bola de materia oscura no se formaría en el mismo lugar que la original, porque su materia se habría dispersado a una velocidad mayor que la de escape. Como el universo sería infinito, la MO proveniente de IO se uniría a la materia de otras zonas lejanas, contribuyendo a la formación de otras BO.

En el universo eterno e infinito se formarían y destruirían contínuamente infinidad de bolas de materia oscura, con sus consiguientes generaciones y destrucciones de infinidad de galaxias.

La expansión del universo que contemplamos ahora nos la muestran los objetos con luz, pero no vemos la materia dispersa y oscura que quizá circula en todas direcciones, también hacia nosotros, más allá de lo que podemos ver.

Burbuja cósmica

Soy incapaz de admitir el modelo cosmológico más aceptado, el inflacionario, según el cual todo el universo empezó en un espacio pequeñísimo que contenía toda la masa y energía de nuestro universo observable, y que ese espacio se infló.

No puedo admitir que el espacio, el vacío en el que está todo lo que existe, pueda expandirse. Para mí el vacío no es nada, así que no puede expandirse.

Por otra parte, soy partidario de buscar causas externas a los fenómenos, porque un objeto no se mueve por si solo, sino por interación con otros. El modelo inflacionario pone la causa del nacimiento y expansión del universo conocido en ese mismo universo.

El uso de la palabra universo para lo que percibimos en el espacio me parece inadecuado. Para mí, el Universo es todo lo que hay, podamos detectarlo o no, y no tiene porqué tener límites, ni ocupar un espacio limitado. Creo que el espacio es infinito, y que existen objetos a distancias inalcanzables para siempre a nuestra percepción.

Esta forma de ver las cosas me lleva a imaginar que lo que conocemos tuvo, y tiene aún, una causa externa que nos rodea.

Imaginemos una olla llena de agua puesta al fuego que empieza a hervir. La causa que produce cualquiera de las burbujas no está en el vapor de la burbuja, sino en las condiciones de presión y temperatura de su entorno. Y la burbuja no es la que pone la materia de que está hecha, sino el agua que la rodea.

Así me imagino la zona de universo que conocemos, en parte. Es como una burbuja rodeada de una materia desconocida, densa y caliente, que no podemos ver y que se extiende por un espacio indefinidamente grande. Quizá una variación local en la presión o la temperatura en esta zona inició la burbuja que constituye lo que percibimos del Universo. Además, el Universo que nos rodea alimentaría esta zona produciendo la materia conocida a partir de una materia desconocida que inhunda el espacio hasta distancias inalcanzables.