Яркая инфракрасная галактика

Яркая инфракрасная галактика (англ. Luminous infrared galaxy, LIRG) — галактика со светимостью выше 10¹¹ светимостей Солнца. Такие галактики более распространены, чем галактики со вспышками звездообразования, сейфертовские галактики и квазары сравнимых светимостей. Инфракрасные галактики создают больше излучения в инфракрасной части спектра по сравнению с другими диапазонами длин волн.

Галактики со светимостями выше 10¹² светимостей Солнца называются ультраяркими инфракрасными галактиками (англ. ultraluminous infrared galaxies, ULIRGs). Многие яркие инфракрасные галактики проявляют признаки взаимодействий и разрушения. Темп звездообразования может достигать 100 звёзд в год, в то время как в нашей галактике появляется в среднем одна звезда в год.

Ещё более яркие галактики называются гиперяркими галактиками (англ. hyper-luminous infrared galaxies, HLIRGs).

Галактики данного типа с наибольшей светимостью носят название экстремально ярких инфракрасных галактик (англ. extremely luminous infrared galaxies, ELIRGs).

Возникновение и эволюция

Инфракрасные галактики выглядят как одиночные богатые газом спиральные галактики, инфракрасное излучение которых создаётся в основном при звездообразовании.^[1] Однако светимость некоторых галактик создаётся в основном активным ядром галактики (АЯГ). Такие АЯГ находятся в компактных областях в центрах галактики обладают повышенной светимостью. Излучение АЯГ наблюдается в радио-, инфракрасном, видимом, ультрафиолетовом, рентгеновском и гамма-диапазонах спектра. Подобные галактики были открыты в 1983 году при наблюдениях телескопа IRAS. В некоторых случаях светимость ярких инфракрасных галактик может возникать в результате присутствия как активного звездообразования, так и АЯГ.^[2]

Яркие инфракрасные галактики излучают большую часть энергии в инфракрасной части спектра, недоступной для наблюдения невооружённым глазом. Суммарная излучаемая энергия сопоставима с энергией квазаров, считавшихся ранее наиболее выскоэнергичными объектами Вселенной.^[3]

Причина, по которой зарегистрировать излучение в видимой части спектра у таких галактик очень сложно, состоит в том, что они богаты газом, который поглощает излучение в видимой части спектра и переиспускает его в инфракрасном диапазоне. Большая доля ярких инфракрасных галактик обладает активной чёрной дырой в центральной области. Подобные галактики обнаруживаются в более плотно населённых областях во Вселенной по сравнению с обычными галактиками.

Ультраяркие инфракрасные галактики

Вероятно, яркие инфракрасные галактики могут со временем становиться ультраяркими. Моделирование данного перехода остаётся затруднительным. Исследования показывают, что ультраяркие инфракрасные галактики с большей вероятностью содержат активные ядра, чем яркие инфракрасные галактики.^[5]

В соответствии с одним из исследований, ультраяркая инфракрасная галактика является лишь одной из эволюционных стадий слияния галактик. Две или более спиральные галактики сливаются с возможным образованием яркой инфракрасной галактики. На более позднем этапе слияния происходит переход к ультраяркой инфракрасной галактике. Затем она становится квазаром, в конечном итоге становясь эллиптической галактикой.^[3] Подтверждением данного сценария является тот факт, что в эллиптических галактиках звёзды старше, чем на более ранних этапах сценария.

Экстремально яркие инфракрасные галактики

Экстремально яркая инфракрасная галактика WISE J224607.57-052635.0, обладающая светимостью 349×10¹² светимостей Солнца, по состоянию на мая 2015 года являлась галактикой с самой большой светимостью среди всех известных галактик. Данный объект принадлежит к новому классу открытых WISE галактик — экстремально ярким инфракрасным галактикам.

Излучение от WISE J224607.57-052635.0 шло до нас 12,5 млрд лет.

Существуют три причины, по которым чёрные дыры в экстремально ярких инфракрасных галактиках могут быть чрезвычайно массивными. Во-первых, первоначальные чёрные дыры могут быть больше, чем считалось возможным ранее. Во-вторых, может нарушаться эддингтоновский предел светимости. Когда газ падает на чёрную дыру и разогревается, испускается излучение. Давление излучения выбрасывает газ вовне, что создаёт ограничения на темп поглощения газа чёрной дырой. Если предел Эддингтона преодолевается, то чёрная дыра теоретически может увеличиваться в размерах сравнительно быстро. Уже наблюдались чёрные дыры, нарушившие указанный предел. В-третьих, если чёрная дыра вращается не очень быстро, то может поглощать вещество в большем темпе.

Было открыто более 20 экстремально ярких инфракрасных галактик к настоящему времени.^[6]^[7]

Наблюдения

IRAS

Телескоп IRAS создал первый обзор неба в далёком инфракрасном диапазоне в 1983 году. В рамках обзоре были обнаружены десятки тысяч галактик, многие из которых не были найдены в предыдущих обзорах. По данным IRAS учёные смогли определить светимости наблюдаемых объектов. В течение миссии, продлившейся 10 месяцев, было обнаружено около 250 тысяч инфракрасных источников.

GOALS

Great Observatories All-sky LIRG Survey (GOALS) — многоволновый обзор ярких инфракрасных галактик,^[8] включающий наблюдения Больших обсерваторий и других космических и наземных телескопов. Для 200 наиболее ярких инфракрасных галактик ближней части Вселенной получены наблюдения на телескопах Spitzer, Hubble, Chandra и Galex.^[9] Были идентифицированы около 180 ярких и 20 ультраярких инфракрасных галактик. Исследуемые галактики включают в себя примеры всех типов ядер галактик (два типа активных ядер галактик, LINER, области со вспышками звездообразования) и различных стадий взаимодействия (крупные и малые слияния, изолированные галактики).

Примеры

Некоторые примеры ярких инфракрасных галактик.

Галактика	Тип	Созвездие	RA	DEC	Примечания
WISE J224607.57-052635.0	ELIRG		22^ч 46^м 07.57^с	−05° 26′ 35.0″	Открыта в 2015 году, по состоянию на май 2015 года являлась самой яркой из известных галактик	^[10]
II Zw 96	LIRG				пара галактик в процессе слияния
NGC 6240	ULIRG	Змееносец			подробно исследованная близкая инфракрасная галактика
Arp 220	ULIRG				ближайшая ультраяркая инфракрасная галактика, продолжается слияние двух галактик

Галерея

WISE J224607.57-052635.0 в представлении художника.^[11]^[12]
Галактика Южная Америка^[13]
2MASX J05210136-2521450.^[14]
NGC 5010.^[15]
Ультраяркая инфракрасная галактика IRAS 19297-0406
Яркая инфракрасная галактика MCG-03-04-014^[16]

Примечания

↑ Luminous Infrared Galaxies. Архивировано 13 декабря 2019. Дата обращения: 23 октября 2013.
↑ The AGN-Starburst Connection in Warm Infrared Galaxies. Архивировано 24 сентября 2015. Дата обращения: 12 ноября 2013.
↑ ¹ ² The Curious History of Luminous Infrared Galaxies. Архивировано 13 ноября 2013. Дата обращения: 4 января 2018.
↑ When galaxies collide (неопр.). www.spacetelescope.org. Дата обращения: 10 января 2017. Архивировано 23 января 2019 года.
↑ Star-formation, AGN and Ultra-luminous infrared galaxies. Архивировано 13 ноября 2013. Дата обращения: 12 ноября 2013.
↑ NASA's WISE Spacecraft Discovers Most Luminous Galaxy in Universe (неопр.). Дата обращения: 25 мая 2015. Архивировано 17 июня 2019 года.
↑ Tsai, Chao-Wei; Eisenhardt, Peter; Wu, Jingwen; Stern, Daniel; Assef, Roberto; Blain, Andrew; Bridge, Carrie; Benford, Dominic; Cutri, Roc. The Most Luminous Galaxies Discovered by WISE (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 2014. — 7 October (vol. 805, no. 2). — P. 90. — doi:10.1088/0004-637X/805/2/90. — Bibcode: 2015ApJ...805...90T. — arXiv:1410.1751.
↑ Stierwalt, S.; Armus, L.; Surace, J. A.; Inami, H.; Petric, A. O.; Diaz-Santos, T.; Haan, S.; Charmandaris, V.; Howell, J.; Kim, D. C.; Marshall, J.; Mazzarella, J. M.; Spoon, H. W. W.; Veilleux, S.; Evans, A.; Sanders, D. B.; Appleton, P.; Bothun, G.; Bridge, C. R.; Chan, B.; Frayer, D.; Iwasawa, K.; Kewley, L. J.; Lord, S.; Madore, B. F.; Melbourne, J. E.; Murphy, E. J.; Rich, J. A.; Schulz, B.; Sturm, E. Mid-Infrared Properties of Nearby Luminous Infrared Galaxies I: Spitzer IRS Spectra for the GOALS sample (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 2013. — Vol. 206. — P. 1. — doi:10.1088/0067-0049/206/1/1. — Bibcode: 2013ApJS..206....1S. — arXiv:1302.4477.
↑ GOALS. Архивировано 28 декабря 2019. Дата обращения: 24 октября 2013.
↑ Most Luminous Galaxy in Universe Discovered. Science Daily. 21 мая 2015. Архивировано 6 августа 2017. Дата обращения: 4 января 2018.
↑ Staff. WISE spacecraft discovers most luminous galaxy in universe (неопр.). PhysOrg (21 мая 2015). Дата обращения: 22 мая 2015. Архивировано 22 мая 2015 года.
↑ Staff. PIA19339: Dusty 'Sunrise' at Core of Galaxy (Artist's Concept) (неопр.). NASA (21 мая 2015). Дата обращения: 21 мая 2015. Архивировано 26 февраля 2017 года.
↑ A very bright contortionist. ESA/Hubble Picture of the Week. Архивировано 25 октября 2020. Дата обращения: 14 июня 2013.
↑ A tale of galactic collisions. ESA/Hubble Picture of the Week. Архивировано 24 ноября 2020. Дата обращения: 6 мая 2013.
↑ A galaxy colourfully on the wane ain't dead yet. ESA/Hubble Picture of the Week. Архивировано 13 августа 2018. Дата обращения: 12 ноября 2012.
↑ Starbursts versus Monsters. ESA / HUBBLE. Архивировано 16 августа 2018. Дата обращения: 12 марта 2014.