El primitivo universo estaba lleno de radiación y de un plénum de materia, al principio hidrógeno y helio, formado a partir de las partículas elementales en la densa bola de fuego primigenio. Había muy poco que ver, suponiendo que hubiese alguien para contemplarlo. Luego empezaron a crecer pequeñas bolsas de gas, pequeñas inuniformidades. Se formaron zarcillos de vastas y sutiles nubes de gas, colonias de cosas grandes que se movían pesadamente, girando lentamente, haciéndose cada vez más brillantes, cada cual como una especie de bestia que al final contendría cien mil millones de puntos brillantes. Se habían formado las estructuras reconocibles mayores del universo. Las estamos viendo hoy. Nosotros mismos habitamos algún rincón perdido de una de ellas. Las llamamos galaxias.
Unos mil millones de años después del big bang, la distribución de materia en el universo se había hecho algo grumosa, quizás porque el mismo big bang no había sido perfectamente uniforme. La materia estaba empaquetada más densamente en estos grumos que en otras partes. Su gravedad atraía hacia ellos cantidades sustanciales del cercano gas, nubes en crecimiento de hidrógeno y de helio que estaban destinadas a convertirse en cúmulos de galaxias. Una inuniformidad inicial muy pequeña basta para producir condensaciones sustanciales mucho después.
A medida que el colapso gravitatorio continuaba, las galaxias primordiales empezaron a girar cada vez más rápido, debido a la conservación del momento angular. Algunas se aplanaron, aplastándose a lo largo del eje de rotación donde la gravedad no queda compensada por la fuerza centrífuga. Se convirtieron así en las primeras galaxias espirales, grandes ruedas de materia girando en el espacio abierto. Otras protogalaxias con gravedad más débil o con menor rotación inicial se aplanaron muy poco y se convirtieron en las primeras galaxias elípticas. Hay galaxias similares, como salidas del mismo molde por todo el Cosmos, debido a que estas simples leyes de la naturaleza la gravedad y la conservación del momento angular son iguales en todo el universo. La física que actúa en la caída de los cuerpos y en las piruetas de los patinadores sobre hielo, aquí en el macrocosmos de la Tierra, hace galaxias allá arriba, en el macrocosmos del universo.
Dentro de las galaxias en nacimiento había nubes mucho más pequeñas que experimentaban también el colapso gravitatorio; las temperaturas interiores se hicieron muy elevadas, se iniciaron reacciones termonucleares, y se encendieron las primeras estrellas. Las estrellas jóvenes, calientes y de gran masa evolucionaron rápidamente, derrochando sin cuidado su capital de hidrógeno combustible, y acabaron pronto sus vidas en explosiones brillantes de supemova, que devolvían la ceniza termonuclear helio, carbono, oxígeno y elementos más pesados al gas interestelar para generaciones subsiguientes de formación de estrellas. Las explosiones de supemova de las primitivas estrellas de gran masa produjeron ondas de choque sucesivas y sobrepuestas en el gas adyacente, comprimiendo el medio intergaláctico y acelerando la generación de cúmulos de galaxias. La gravedad es oportunista y amplifica incluso pequeñas condensaciones de materia. Las ondas de choque de las supemovas pueden haber contribuido a las acreciones de materia en cualquier escala. Se había iniciado la épica de la evolución cósmica, unajerarquía en la condensación de materia a partir del gas del big hang: cúmulos de galaxias, galaxias, estrellas, planetas y eventualmente vida e inteligencia capaz de comprender un poco el elegante proceso responsable de su origen.
Los cúmulos de galaxias llenan hoy en día el universo. Algunos son colecciones insignificantes y modestas de unas cuantas docenas de galaxias. El llamado cariñosamente grupo local contiene sólo dos grandes galaxias de un cierto tamaño: la Vía Láctea y M3 l. Otros cúmulos contienen hordas inmensas de miles de galaxias en mutuo abrazo gravitatorio. Algunos indicios dan para el cúmulo de Virgo decenas de miles de galaxias.
A la escala mayor habitamos un universo de galaxias, quizás un centenar de miles de millones de ejemplos exquisitos de arqui~ tectura y de decadencia cósmicas, que manifiestan tanto el orden como el desorden: espirales normales, encaradas formando diversos ángulos con nuestra visual terrestre (si están de cara vemos los brazos en espiral, si están de canto la faja central de gas y de polvo donde se forman los brazos); espirales barradas con un río de gas y de polvo y de estrellas atravesando su centro; galaxias elípticas gigantes, majestuosas, que contienen más de un billón de estrellas y que han crecido tanto porque se han tragado y se han fundido con otras galaxias; toda una plétora de elípticas enanas, las miniaturas galácticas, cada una de las cuales contiene unos miserables millones de soles; una variedad inmensa de mistefl'osas irregulares, que demuestran que en el mundo de las galaxias hay lugares en los que desgraciadamente algo ha ido mal; y galaxias que orbitan una alrededor de otra, tan próximas que sus bordes se curvan por la gravedad de sus companeras y en
algunos casos saltan gravitatoriamente estelas de gas y de estrellas que forman un puente entre las galaxias.
Algunos cúmulos tienen sus galaxias dispuestas en una geometria esférica carente de ambigüedad; se componen principalmente de elípticas, están dominadas a menudo por una elíptica gigante, el presunto caníbal galáctico. Otros cúmulos, con una geometría bastante más desordenada, tienen un número relativamente mucho mayor de espirales y de irregulares. Las colisiones galácticas deforman el aspecto de un cúmulo inicialmente esférico y pueden contribuir también a la génesis de espirales y de irregulares a partir de elípticas. La forma y abundancia de las galaxias tienen una historia que contarnos sobre acontecimientos antiguos a la mayor escala posible, una historia que apenas estamos empezando a leer.
El desarrollo de las computadoras rápidas ha pennitido llevar a cabo experimentos numéricos sobre el movimiento colectivo de miles o de decenas de miles de puntos, cada uno de los cuales representa una estrella y está sometido a la influencia gravitatoria de todos los demás puntos. En algunos casos se forman por si mismos brazos en espiral en una galaxia que ha quedado ya aplanada en forma de disco. A veces se puede producir un brazo en espiral por el encuentro gravitatorio de dos galaxias, cada una compuesta desde luego por miles de millones de estrellas. El gas y el polvo esparcidos de modo difuso a través de estas galaxias entrará en colisión y se calentará. Pero cuando dos galaxias entran en colisión, las estrellas pasan tranquilamente unas al lado de otras, como balas a través de un enjambre de abejas, porque una galaxia está compuesta en su mayor parte de nada y los espacios entre las estrellas son vastos. Sin embargo, la configuración de las galaxias puede quedar severamente deformada. Un impacto directo de una galaxia sobre otra puede enviar a las estrellas que la constituyen disparadas y desparramándose por el espacio intergaláctico, deshaciendo así la galaxia. Cuando una galaxia pequeña choca de cara contra otra mayor puede producir uno de los tipos más hermosos de las raras irregulares: una galaxia anular de miles de años luz de diámetro, dibujándose sobre el terciopelo del espacio intergaláctico. Es una salpicadura en el estanque galáctico, una configuración temporal de estrellas desorganizadas, una galaxia con una pieza central desgqjada.