Galaxia
Una galaxia es un sistema enorme de estrellas, gas, polvo y materia oscura unido por gravedad, que contiene de millones a billones de estrellas.
Definition
Una galaxia es un grupo gigante de estrellas unidas por gravedad, junto con gas, polvo y remanentes estelares; nuestro Sol vive en una galaxia llamada la Vía Láctea. Las galaxias se clasifican por su forma en espirales, elípticas o irregulares, y van desde galaxias enanas con unos pocos millones de estrellas hasta gigantes con billones. La materia visible de una galaxia se ubica dentro de un halo de materia oscura mucho más grande: las curvas de rotación se mantienen planas lejos del centro en lugar de caer como $v \propto r^{-1/2}$, lo cual es la principal evidencia de que la mayor parte de la masa galáctica es oscura. La mayoría de las galaxias grandes también albergan un agujero negro supermasivo en el núcleo.
Example
La Galaxia de Andrómeda, a unos $2.5$ millones de años luz, es la galaxia grande más cercana a la nuestra y es visible en una noche oscura como una mancha tenue sin telescopio. La Vía Láctea es una espiral de unos $100{,}000$ años luz de diámetro con unos cientos de miles de millones de estrellas. Las estrellas de la Vía Láctea exterior orbitan a unos $220\ \text{km/s}$, casi la misma velocidad que las estrellas mucho más cercanas al centro; el movimiento kepleriano alrededor de la masa visible por sí sola predeciría velocidades exteriores mucho más lentas, así que debe existir un halo invisible de aproximadamente diez veces la masa visible.
Key Insight
Cada estrella que puedes ver a simple vista pertenece a nuestra propia galaxia; otras galaxias están tan lejos que sus miles de millones de estrellas se mezclan en un solo resplandor diminuto. Las galaxias son en su mayoría espacio vacío: si el Sol fuera un grano de arena, la estrella más cercana estaría a varios kilómetros de distancia. Las galaxias crecen al fusionarse, y se espera que la Vía Láctea y Andrómeda se fusionen en unos $4$ mil millones de años, aunque las estrellas están tan espaciadas que las colisiones individuales serán poco frecuentes.