Ce este o galaxie?

Ce este o galaxie? Privind spre nemărginirea cerului nocturn, ne confruntăm cu o tapiserie cosmică de forme și dimensiuni amețitoare, iar simpla încercare de a închide aceste structuri colosale într-o definiție unică se dovedește a fi o provocare.

Ce este o galaxie?

Însuși cuvântul își are rădăcinile în antichitatea greacă: galaktikós kyklos, adică „cercul lăptos”, era denumirea poetică pentru Calea Lactee, galaxia noastră gazdă. Astăzi, însă, termenul „galaxie” îmbracă o semnificație mai largă, desemnând orice vast sistem de stele, gaz, praf cosmic și enigmatică materie întunecată, toate legate laolaltă de forța invizibilă a gravitației reciproce. O definiție aparent solidă, dar care se clatină când descoperim galaxii aproape lipsite de gaz și praf, sau altele ce par să ascundă puțină, ori chiar deloc, materie întunecată. Elementul comun pare a fi prezența stelelor, dar chiar și aici ne lovim de nuanțe, căci nu orice aglomerare de stele legată gravitațional este considerată o galaxie.^[sursa]

Ca regulă generală, vorbim despre diametre ce se întind de la zeci de mii la sute de mii de ani-lumină, adăpostind de la milioane la câteva trilioane de sori. Calea Lactee, spre exemplu, se desfășoară pe aproximativ 120.000 de ani-lumină și conține, conform estimărilor, între 100 și 400 de miliarde de stele. Obținerea unui număr exact este o sarcină herculeană, mai ales că cele mai comune stele, piticele roșii, sunt atât de discrete luminos încât devin invizibile chiar și la distanțe relativ mici de sistemul nostru solar.

Cu toate acestea, am reușit să schițăm portretul general al galaxiei noastre: un disc gigantic, aplatizat, cu o umflătură centrală – un bulb – populată de stele mai vechi, cu nuanțe roșiatice, întinzându-se pe circa 20.000 de ani-lumină. Structura discului este dominată de patru brațe spirale majore, flancate de altele mai mici. Aceste brațe sunt adevărate creuzeturi cosmice, împânzite cu nori uriași de gaz și praf din care se nasc neîncetat stele. Multe dintre acestea sunt gigante albastre, masive și strălucitoare, conferind brațelor spirale acea tentă azurie caracteristică. Fiind captivi în interiorul ei, cartografierea detaliată a Căii Lactee este o provocare continuă, multe secrete ale arhitecturii sale așteptând încă să fie descifrate.

Spiralele reprezintă doar una dintre cele patru mari familii galactice; celelalte sunt galaxiile eliptice, neregulate și peculiare (sau ciudate).

Galaxiile eliptice ar merita mai degrabă denumirea de sferoidale; pot fi perfect sferice, dar mai adesea sunt alungite, asemenea unui ghem de bumbac. Unele dintre cele mai impunătoare galaxii cunoscute sunt eliptice, precum gigantica M87, un colos ce numără trilioane de sori. M87 tronează în centrul Roiului Fecioarei – un vast conglomerat de aproximativ 2.000 de galaxii, legate prin gravitație.

De altfel, astfel de eliptice gigantice sunt frecvent întâlnite în inimile roiurilor galactice. Acestea își măresc dimensiunile „devorând” alte galaxii, mari sau mici, care se aventurează prea aproape de nucleul roiului – un proces de canibalism cosmic ce ar putea contribui la însăși forma lor eliptică.

Totuși, nu toate galaxiile eliptice sunt mastodonți: multe sunt relativ mici. Acestea sunt denumite „galaxii eliptice pitice” și joacă adesea rolul de sateliți pentru galaxii mai mari. Galaxia Andromeda, de exemplu, este înconjurată de o suită de astfel de companioni eliptici pitici.

Un semn distinctiv al galaxiilor eliptice este sărăcia, sau chiar absența, gazului interstelar. Se pare că și-au consumat rezervele de gaz în procese intense de formare stelară cu mult timp în urmă. Stelele masive, albastre, au o viață scurtă, explodând ca supernove la doar câteva milioane de ani de la naștere. Astfel, la câteva miliarde de ani după epuizarea gazului, o galaxie eliptică va apărea predominant roșie, dominată de stele mai longevive, dar mai puțin masive și mai reci.

Galaxiile peculiare sunt apariții mai rare, adevărate excentricități cosmice. Formele lor sfidează orice clasificare simplă, fiind adesea rezultatul unor cataclisme galactice – epave la scară universală. Forțele gravitaționale reciproce dintre două galaxii aflate în coliziune le deformează contururile regulate, creând cozi stelare lungi și arcuite, ca niște panglici desprinse în neant. Uneori, dacă o galaxie mai mică traversează direct centrul uneia mai mari, impactul poate genera o „galaxie inelară”, în care stelele și gazul sunt proiectate departe de centru, asemenea undelor ce se propagă pe suprafața unui lac după ce o piatră a fost aruncată în el.

În cele din urmă, avem galaxiile neregulate. Acestea se situează, de obicei, la capătul inferior al scării dimensionale galactice și, așa cum le sugerează și numele, par să sfideze orice geometrie ordonată. Micul Nor al lui Magellan (SMC), un companion satelit al Căii Lactee, este un exemplu clasic de galaxie neregulată.

„Fratele” său mai mare, Marele Nor al lui Magellan (LMC), deși pare neregulat la prima vedere, dezvăluie la o analiză mai atentă o oarecare structură, sub forma unui singur braț spiral incipient. Ambele sunt pitice în comparație cu Calea Lactee: SMC numără câteva sute de milioane de stele și se întinde pe mai puțin de 20.000 de ani-lumină, în timp ce LMC adăpostește miliarde de stele pe o întindere de peste 30.000 de ani-lumină.

Cât de mică poate fi o galaxie?

Existența acestor mici insule stelare ridică o întrebare fundamentală: cât de mică poate fi, de fapt, o galaxie? Modelul cosmologic actual postulează că galaxiile s-au format la scurt timp după Big Bang. Norii uriași de materie întunecată, invizibilă, au început să adune materie obișnuită (gaz) prin forța gravitației, ducând la colapsul și formarea galaxiilor și a stelelor din ele.

Un studiu publicat în aprilie 2025 în Astrophysical Journal Letters a indicat că este necesară o masă minimă pentru ca un astfel de halou de materie întunecată să poată agrega suficientă materie barionică pentru a forma o galaxie, aceasta fiind de aproximativ 10 milioane de mase solare. Aceasta ar putea reprezenta, așadar, pragul inferior pentru formarea unei galaxii.^[sursa]

Însă această graniță inferioară rămâne învăluită în incertitudine, parțial deoarece stelele, „farurile” noastre observabile, pot forma structuri și mai mici, numite roiuri stelare. Unele, roiurile deschise, pot conține mii de stele. Altele, roiurile globulare, pot găzdui zeci de milioane de stele, totalizând milioane de mase solare. Chiar și cel mai mare roi globular cunoscut (cu un diametru de circa 150 de ani-lumină) este totuși pitic în comparație cu o galaxie pitică.

Cu toate acestea, se crede că multe dintre cele mai masive roiuri, precum Omega Centauri, au fost cândva galaxii pitice de sine stătătoare. Aspectul lor actual, diminuat, este rezultatul unor treceri repetate prin apropierea unei galaxii mai mari, care le-a „dezbrăcat” de stele, lăsând în urmă un nucleu mai mic și mai compact.

Cum etichetăm atunci Omega Centauri? Un roi globular imens sau o galaxie pitică parțial „digerată”? Confuzia este amplificată de descoperirea unor galaxii pitice ce par să nu conțină materie întunecată, sau altele cu un număr de stele mult sub limita teoretică. La scara mică, se pare, definițiile devin frustrant de ambigue. Este o temă recurentă în încercarea noastră de a cataloga cosmosul: oamenii iubesc delimitările clare, dar Universul nu are nicio obligație să li se conformeze.

Și o ultimă perspectivă asupra grandorii: un studiu din anul 2016 a estimat că Universul observabil ar putea adăposti până la două trilioane de galaxii distincte. Este clar că Universului îi place să creeze galaxii; indiferent de modul în care alegem să le definim, ne oferă o multitudine copleșitoare de lumi stelare de explorat, de la care avem încă nenumărate secrete de aflat.