Galaxia Starburst - Starburst galaxy

Las galaxias Antennae son un ejemplo de una galaxia de explosión estelar que se produce a partir de la colisión de NGC 4038 / NGC 4039. Crédito: NASA / ESA .

Una galaxia de explosión estelar es una galaxia que experimenta una tasa de formación de estrellas excepcionalmente alta , en comparación con la tasa promedio de formación de estrellas a largo plazo en la galaxia o la tasa de formación de estrellas observada en la mayoría de las otras galaxias. Por ejemplo, la tasa de formación de estrellas de la Vía Láctea es de aproximadamente 3 M ☉ / año; sin embargo, las galaxias con estallido estelar pueden experimentar tasas de formación de estrellas que son más de un factor 33 veces mayor. En una galaxia de explosión estelar, la tasa de formación de estrellas es tan grande que la galaxia consumirá todo su depósito de gas, a partir del cual se están formando las estrellas, en una escala de tiempo mucho más corta que la edad de la galaxia. Como tal, la naturaleza de estallido estelar de una galaxia es una fase, y normalmente ocupa un breve período de evolución de una galaxia . La mayoría de las galaxias starburst se encuentran en medio de una fusión o encuentro cercano con otra galaxia. Las galaxias Starburst incluyen M82 , NGC 4038 / NGC 4039 (las Galaxias Antenas) e IC 10 .

Definición

Luz y polvo en una galaxia estelar cercana

Las galaxias Starburst se definen por estos tres factores interrelacionados:

  1. La velocidad a la que la galaxia está convirtiendo actualmente gas en estrellas (la velocidad de formación de estrellas, o SFR).
  2. La cantidad disponible de gas a partir de la cual se pueden formar estrellas.
  3. Una comparación de la escala de tiempo en la que la formación de estrellas consumirá el gas disponible con la edad o el período de rotación de la galaxia.

Las definiciones de uso común incluyen:

  • Formación estelar continua donde la SFR actual agotaría el depósito de gas disponible en mucho menos que la edad del Universo (el Tiempo de Hubble).
  • Formación estelar continua donde la SFR actual agotaría el depósito de gas disponible en mucho menos que la escala de tiempo dinámica de la galaxia (quizás un período de rotación en una galaxia tipo disco).
  • El SFR actual, normalizado por el SFR promediado en el pasado, es mucho mayor que la unidad. Esta proporción se denomina "parámetro de tasa de natalidad".

Mecanismos de activación

Las fusiones y las interacciones de las mareas entre las galaxias ricas en gas juegan un papel importante en el impulso de las explosiones estelares. Las galaxias en medio de un estallido estelar con frecuencia muestran colas de marea , una indicación de un encuentro cercano con otra galaxia, o están en medio de una fusión. Las interacciones entre galaxias que no se fusionan pueden desencadenar modos de rotación inestables, como la inestabilidad de la barra, que hace que el gas se canalice hacia el núcleo y encienda ráfagas de formación estelar cerca del núcleo galáctico. Se ha demostrado que existe una fuerte correlación entre la desigualdad de una galaxia y la juventud de su población estelar, con galaxias más asimétricas que tienen poblaciones estelares centrales más jóvenes. Dado que la desigualdad puede ser causada por interacciones de marea y fusiones entre galaxias, este resultado proporciona más evidencia de que las fusiones y las interacciones de marea pueden inducir la formación de estrellas centrales en una galaxia e impulsar una explosión estelar.

Tipos

Impresión artística de una galaxia que sufre un estallido estelar.

La clasificación de tipos de galaxias con estallido estelar es difícil ya que las galaxias con estallido estelar no representan un tipo específico en sí mismas. Los estallidos estelares pueden ocurrir en las galaxias de disco , y las galaxias irregulares a menudo exhiben nudos de estallidos estelares esparcidos por toda la galaxia irregular. Sin embargo, los astrónomos suelen clasificar las galaxias con destellos en función de sus características de observación más distintas. Algunas de las categorizaciones incluyen:

  • Galaxias compactas azules (BCG). Estas galaxias son a menudo objetos de baja masa, baja metalicidad y sin polvo. Debido a que están libres de polvo y contienen una gran cantidad de estrellas jóvenes y calientes, a menudo son azules en colores ópticos y ultravioleta. Inicialmente se pensó que las BCG eran galaxias realmente jóvenes en proceso de formación de su primera generación de estrellas, lo que explica su bajo contenido de metales. Sin embargo, se han encontrado antiguas poblaciones estelares en la mayoría de los BCG, y se cree que una mezcla eficiente puede explicar la aparente falta de polvo y metales. La mayoría de los BCG muestran signos de fusiones recientes y / o interacciones cercanas. Los BCG bien estudiados incluyen IZw18 (la galaxia más pobre en metales conocida), ESO338-IG04 y Haro11.
  • Galaxias infrarrojas luminosas (LIRG).
    • Ultra-luminosas galaxias infrarrojas ULIRG). Estas galaxias son generalmente objetos extremadamente polvorientos. La radiación ultravioleta producida por la formación estelar oscurecida es absorbida por el polvo y re-irradiada en el espectro infrarrojo en longitudes de onda de alrededor de 100 micrómetros. Esto explica los colores rojos extremos asociados con ULIRG. No se sabe con certeza que la radiación ultravioleta se produce puramente por formación de estrellas, y algunos astrónomos creen que los ULIRG están alimentados (al menos en parte) por núcleos galácticos activos (AGN). Las observaciones de rayos X de muchos ULIRG que penetran en el polvo sugieren que muchas galaxias de explosión estelar son sistemas de doble núcleo, lo que respalda la hipótesis de que los ULIRG funcionan con la formación de estrellas provocada por fusiones importantes. Los ULIRG bien estudiados incluyen Arp 220 .
    • Galaxias infrarrojas hiperluminosas (HLIRG), a veces llamadas galaxias submilimétricas.
SBS 1415 + 437 es una galaxia WR ubicada a unos 45 millones de años luz de la Tierra.
  • Galaxias Wolf-Rayet (galaxias WR), galaxias en las que una gran parte de las estrellas brillantes son estrellas Wolf-Rayet . La fase Wolf-Rayet es una fase de duración relativamente corta en la vida de las estrellas masivas, típicamente el 10% del tiempo de vida total de estas estrellas y, como tal, es probable que cualquier galaxia contenga pocas de ellas. Sin embargo, debido a que las estrellas son muy luminosas y tienen características espectrales muy distintivas, es posible identificar estas estrellas en los espectros de galaxias enteras y hacerlo permite establecer buenas restricciones en las propiedades de las explosiones estelares en estas galaxias.

Ingredientes

Messier 82 es el prototipo de una galaxia de explosión estelar cercana a unos 12 millones de años luz de distancia en la constelación de la Osa Mayor .

En primer lugar, una galaxia con explosión estelar debe tener una gran cantidad de gas disponible para formar estrellas. El estallido en sí puede ser provocado por un encuentro cercano con otra galaxia (como M81 / M82), una colisión con otra galaxia (como las Antenas), o por otro proceso que fuerza el material hacia el centro de la galaxia (como una barra estelar).

El interior de la explosión estelar es un entorno bastante extremo. Las grandes cantidades de gas significan que se forman estrellas muy masivas. Las estrellas jóvenes y calientes ionizan el gas (principalmente hidrógeno ) a su alrededor, creando regiones H II . Los grupos de estrellas muy calientes se conocen como asociaciones OB . Estas estrellas arden muy brillantes y muy rápido, y es muy probable que exploten al final de sus vidas como supernovas .

Después de la explosión de la supernova, el material expulsado se expande y se convierte en un remanente de supernova . Estos remanentes interactúan con el entorno circundante dentro del estallido estelar (el medio interestelar ) y pueden ser el sitio de máseres de origen natural .

El estudio de las galaxias de explosión estelar cercanas puede ayudarnos a determinar la historia de la formación y evolución de las galaxias. Se sabe que un gran número de galaxias muy distantes vistas, por ejemplo, en el campo profundo del Hubble, son destellos estelares, pero están demasiado lejos para ser estudiadas en detalle. Observar ejemplos cercanos y explorar sus características puede darnos una idea de lo que estaba sucediendo en el universo temprano cuando la luz que vemos de estas galaxias distantes los dejó cuando el universo era mucho más joven (ver corrimiento al rojo ). Sin embargo, las galaxias con explosión estelar parecen ser bastante raras en nuestro universo local, y son más comunes más lejos, lo que indica que había más de ellas hace miles de millones de años. Todas las galaxias estaban más juntas en ese entonces y, por lo tanto, era más probable que estuvieran influenciadas por la gravedad de las demás. Los encuentros más frecuentes produjeron más estallidos de estrellas a medida que las formas galácticas evolucionaron con el universo en expansión.

Ejemplos de

Impresión artística del gas alimentando galaxias distantes con estallidos estelares.

M82 es la galaxia estelar arquetípica. Su alto nivel de formación estelar se debe a un encuentro cercano con la espiral cercana M81. Los mapas de las regiones hechos con radiotelescopios muestran grandes corrientes de hidrógeno neutro que conectan las dos galaxias, también como resultado del encuentro. Las imágenes de radio de las regiones centrales de M82 también muestran una gran cantidad de remanentes de supernovas jóvenes, que quedaron atrás cuando las estrellas más masivas creadas en el estallido estelar llegaron al final de sus vidas. La antena es otro sistema de explosión estelar, detallado por una imagen del Hubble , lanzada en 1997.

Lista de galaxias starburst

Esta es una lista dinámica y es posible que nunca pueda satisfacer estándares particulares de completitud. Puede ayudar agregando elementos faltantes con fuentes confiables .
Galaxia Tipo Notas Refs
M82 I0 Arquetipo de galaxia estelar
Las antenas SB (s) m pec /
SA (s) m pec 		En realidad, se trata de dos galaxias en colisión.
IC 10 dIrr Galaxia de estallido estelar suave
HXMM01 Galaxias fusionadas con ráfagas estelares extremas
HFLS3 Galaxia de explosión estelar intensa inusualmente grande
NGC 1569 IBm Galaxia enana experimentando un estallido estelar en toda la galaxia
NGC 2146 SB (s) ab pec
NGC 1705 SA0 - pec
NGC 1614 SB (s) c pec Fusionándose con otra galaxia
NGC 6946 CD de SAB (rs) También conocida como galaxia de fuegos artificiales por supernovas frecuentes
Baby Boom Galaxy La galaxia estelar más brillante del universo distante
Centauro A E (p) Único caso conocido de una galaxia " Elíptica Starburst"
Gran Nube de Magallanes Ser interrumpido por la Vía Láctea
Haro 11 Emite fotones continuos de Lyman
Escultor Galaxy SAB (s) c Galaxia estelar más cercana. ,
Kiso 5639 También conocida como la 'Galaxia Skyrocket' debido a su apariencia, es una pequeña galaxia irregular que apenas está comenzando una gran explosión estelar.

Galería

Este video se enfoca en galaxias distantes que experimentan un estallido estelar en una región del cielo conocida como Extended Chandra Deep Field South, en la constelación de Fornax (The Furnace).
Este video recorre las mismas galaxias.

Ver también

  • Galaxia activa  : región compacta en el centro de una galaxia que tiene una luminosidad mucho más alta de lo normal
  • Baby Boom Galaxy  : la galaxia con explosión de estrellas más brillante del universo muy distante
  • Galaxia enana compacta azul  - Pequeña galaxia compuesta por hasta varios miles de millones de estrellas
  • Messier 82  - Una galaxia con estallido estelar en la constelación de la Osa Mayor
  • Galaxia del guisante  : posiblemente un tipo de galaxia compacta azul luminosa que está experimentando tasas muy altas de formación de estrellas
  • Starburst  - Región de formación estelar más rápida de lo normal

Notas

Referencias