Starburst Galaxy - Starburst galaxy

De antennegalaksene er et eksempel på et starburstgalakse oppstår fra kollisjonen av NGC 4038 / NGC 4039. Credit: NASA / ESA .

En stjernesprengningsgalakse er en galakse som gjennomgår en eksepsjonell høy stjernedannelseshastighet , sammenlignet med den langsiktige gjennomsnittshastigheten for stjernedannelse i galaksen eller stjernedannelseshastigheten som er observert i de fleste andre galakser. For eksempel er stjernedannelseshastigheten til Melkeveis-galaksen omtrent 3 M ☉ / år; starburst-galakser kan imidlertid oppleve stjernedannelseshastigheter som er mer enn en faktor på 33 ganger større. I en stjernesprengningsgalakse er hastigheten for stjernedannelse så stor at galaksen vil konsumere hele gassreservoaret, som stjernene danner fra, i en tidsskala som er mye kortere enn galaksens alder. Som sådan er stjernesprengningsnaturen til en galakse en fase, og en som vanligvis opptar en kort periode med en galakseutvikling . Flertallet av stjernegalakser er midt i en sammenslåing eller et nært møte med en annen galakse. Starburst-galakser inkluderer M82 , NGC 4038 / NGC 4039 (Antennee Galaxies) og IC 10 .

Definisjon

Lys og støv i en nærliggende stjernesprengningsgalakse

Starburst-galakser er definert av disse tre sammenhengende faktorene:

  1. Hastigheten som galaksen for øyeblikket omdanner gass til stjerner (stjernedannelseshastigheten, eller SFR).
  2. Den tilgjengelige mengden gass som det kan dannes stjerner fra.
  3. En sammenligning av tidsskalaen hvor stjernedannelse vil konsumere den tilgjengelige gassen med alderen eller rotasjonsperioden til galaksen.

Vanlige definisjoner inkluderer:

  • Fortsatt stjernedannelse der dagens SFR ville tømme det tilgjengelige gassreservoaret i mye mindre enn alderen til Universet (Hubble Time).
  • Fortsatt stjernedannelse der den nåværende SFR ville tømme det tilgjengelige gassreservoaret i mye mindre enn den dynamiske tidsskalaen til galaksen (kanskje en rotasjonsperiode i en galakse av platetypen).
  • Den nåværende SFR, normalisert av tidligere SFR, er mye større enn enhet. Dette forholdet er referert til som "fødselsrate-parameter".

Utløsningsmekanismer

Fusjoner og tidevannsinteraksjoner mellom gassrike galakser spiller en stor rolle i å drive stjernesprengninger. Galakser midt i en stjernesprengning viser ofte tidevannshaler , en indikasjon på et nært møte med en annen galakse, eller er midt i en sammenslåing. Interaksjoner mellom galakser som ikke smelter sammen kan utløse ustabile rotasjonsmodi, for eksempel stolpens ustabilitet, som fører til at gass ledes mot kjernen og antenner utbrudd av stjernedannelse nær den galaktiske kjernen. Det er vist at det er en sterk sammenheng mellom galaksens skjevhet og ungdommen til dens stjernebefolkning, med mer skjev galakser som har yngre sentrale stjernepopulasjoner. Ettersom skjevhet kan være forårsaket av tidevannsinteraksjoner og sammensmeltinger mellom galakser, gir dette resultatet ytterligere bevis for at sammensmeltninger og tidevannsinteraksjoner kan indusere sentral stjernedannelse i en galakse og drive en stjernesprengning.

Typer

Kunstnerens inntrykk av en galakse som gjennomgår en stjernesprengning.

Det er vanskelig å klassifisere typer starburst-galakser siden starburst-galakser ikke representerer en spesifikk type i seg selv. Starbursts kan forekomme i plategalakser , og uregelmessige galakser viser ofte knuter av stjernesprengning spredt over den uregelmessige galaksen. Ikke desto mindre klassifiserer astronomer vanligvis stjernesprengningsgalakser basert på deres mest forskjellige observasjonsegenskaper. Noen av kategoriseringene inkluderer:

  • Blå kompakte galakser (BCG). Disse galaksene er ofte støvfrie gjenstander med lav masse, lav metallisitet. Fordi de er støvfrie og inneholder et stort antall varme, unge stjerner, er de ofte blå i optiske og ultrafiolette farger. Det ble opprinnelig antatt at BCG var virkelig unge galakser i ferd med å danne sin første generasjon stjerner, og forklarte dermed deres lave metallinnhold. Imidlertid har man funnet gamle stjernepopulasjoner i de fleste BCG-er, og det antas at effektiv blanding kan forklare den tilsynelatende mangelen på støv og metaller. De fleste BCG-er viser tegn til nylige fusjoner og / eller nære interaksjoner. Godt studerte BCG inkluderer IZw18 (den mest metallfattige galaksen som er kjent), ESO338-IG04 og Haro11.
  • Lysende infrarøde galakser (LIRGs).
    • Ultralysende infrarøde galakser ULIRG). Disse galaksene er generelt ekstremt støvete gjenstander. Den ultrafiolette strålingen som produseres av den tilslørede stjernedannelsen, absorberes av støvet og stråles ut i det infrarøde spekteret ved bølgelengder på rundt 100 mikrometer. Dette forklarer de ekstreme røde fargene knyttet til ULIRG. Det er ikke kjent med sikkerhet at UV-strålingen produseres utelukkende av stjernedannelse, og noen astronomer mener at ULIRGs blir drevet (i det minste delvis) av aktive galaktiske kjerner (AGN). Røntgen observasjoner av mange ULIRGer som trenger inn støv tyder på at mange starburst galakser er dobbelt-kjerne-systemer, utlån støtte til hypotesen om at ULIRGer er drevet av stjernedannelse utløses av store fusjoner. Godt studerte ULIRGs inkluderer Arp 220 .
    • Overlysende infrarøde galakser (HLIRGs), noen ganger kalt Submillimeter galakser.
SBS 1415 + 437 er en WR-galakse som ligger omtrent 45 millioner lysår fra jorden.
  • Ulv – Rayet-galakser (WR-galakser), galakser der en stor del av de lyse stjernene er Ulv – Rayet-stjerner . Wolf-Rayet-fasen er en relativt kortvarig fase i livet til massive stjerner, vanligvis 10% av den totale levetiden til disse stjernene, og som sådan vil enhver galakse sannsynligvis inneholde få av disse. Men fordi stjernene begge er veldig lysende og har svært særegne spektrale trekk, er det mulig å identifisere disse stjernene i spektrene til hele galakser, og ved å gjøre det tillates det å legge gode begrensninger på egenskapene til stjernesprengningene i disse galaksene.

Ingredienser

Messier 82 er prototypen i nærheten av stjernesprengningsgalaksen rundt 12 millioner lysår unna i konstellasjonen Ursa Major .

For det første må en stjernesprengningsgalakse ha en stor tilførsel av gass tilgjengelig for å danne stjerner. Selve utbruddet kan utløses av et nært møte med en annen galakse (for eksempel M81 / M82), en kollisjon med en annen galakse (for eksempel antenner), eller av en annen prosess som tvinger materiale inn i sentrum av galaksen (for eksempel en stjernestang).

Innsiden av starburst er ganske ekstremt miljø. De store mengdene gass betyr at det dannes veldig massive stjerner. Unge, varme stjerner ioniserer gassen (hovedsakelig hydrogen ) rundt dem, og skaper H II-regioner . Grupper med veldig varme stjerner er kjent som OB-foreninger . Disse stjernene brenner veldig lyst og veldig raskt, og vil sannsynligvis eksplodere på slutten av livet som supernovaer .

Etter supernovaeksplosjonen utvides det utkastede materialet og blir en supernovarest . Disse restene samhandler med det omgivende miljøet i stjernesprengningen (det interstellare mediet ) og kan være stedet for naturlig forekommende masere .

Å studere nærliggende stjernesprengningsgalakser kan hjelpe oss med å bestemme historien om dannelse og utvikling av galakse. Et stort antall av de svært fjerne galaksene som er sett, for eksempel i Hubble Deep Field, er kjent for å være stjernesprengninger, men de er for langt unna til å bli studert i detalj. Å observere eksempler i nærheten og utforske egenskapene deres kan gi oss en ide om hva som skjedde i det tidlige universet ettersom lyset vi ser fra disse fjerne galaksene forlot dem da universet var mye yngre (se redshift ). Starburst-galakser ser imidlertid ut til å være ganske sjeldne i vårt lokale univers, og er vanligere lenger borte - noe som indikerer at det var flere av dem for milliarder av år siden. Alle galakser var tettere sammen da, og derfor mer sannsynlig å bli påvirket av hverandres tyngdekraft. Hyppigere møter produserte flere stjernesprengninger etter hvert som galaktiske former utviklet seg med det ekspanderende universet.

Eksempler

Kunstnerens inntrykk av gassdrivende fjerne stjernesprengningsgalakser.

M82 er den arketypiske stjernesprengningsgalaksen. Det høye nivået av stjernedannelse skyldes et nært møte med den nærliggende spiralen M81. Kart over regionene laget med radioteleskoper viser store strømmer av nøytralt hydrogen som forbinder de to galaksene, også som et resultat av møtet. Radiobilder av de sentrale regionene i M82 viser også et stort antall unge supernovarester, etterlatt da de mer massive stjernene som ble opprettet i stjernesprengningen, kom til slutten av livet. Antennae er et annet stjernesprengningssystem, detaljert av et Hubble-bilde , utgitt i 1997.

Liste over stjernesprengningsgalakser

Dette er en dynamisk liste og vil kanskje aldri kunne tilfredsstille spesielle standarder for fullstendighet. Du kan hjelpe ved å legge til manglende gjenstander med pålitelige kilder .
Galaxy Type Merknader Ref
M82 I0 Arketype starburst galakse
Antennene SB (s) m pec /
SA (s) m pec 		Dette er faktisk to galakser som kolliderer
IC 10 dIrr Mild starburst galaxy
HXMM01 Ekstreme stjernesprengningsfusjoner
HFLS3 Uvanlig stor intens stjernesprengningsgalakse
NGC 1569 IBm Dverggalakse som gjennomgår en galaksebred stjerneutbrudd
NGC 2146 SB (s) ab pec
NGC 1705 SA0 - pec
NGC 1614 SB (s) c pec Fusjonerer med en annen galakse
NGC 6946 SAB (rs) cd Også kjent som fyrverkerigalakse for hyppige supernovaer
Baby Boom Galaxy Lyseste starburst-galaksen i det fjerne universet
Centaurus A. E (p) Bare kjent tilfelle av en " elliptisk Starburst" Galaxy
Stor magellansk sky Forstyrres av Melkeveien
Haro 11 Sender ut Lyman kontinuumfotoner
Sculptor Galaxy SAB (er) c Nærmeste stjernehastighetsgalakse. ,
Kiso 5639 Også kjent som 'Skyrocket Galaxy' på grunn av utseendet, er det en liten uregelmessig galakse som nettopp begynner en stor stjernesprengning

Galleri

Denne videoen zoomer inn i fjerne galakser som gjennomgår en stjernesprengning i et område av himmelen kjent som det utvidede Chandra Deep Field South, i konstellasjonen Fornax (The Furnace).
Denne videoen panner over de samme galaksene.

Se også

  • Aktiv galakse  - Kompakt region i sentrum av en galakse som har en mye høyere enn normal lysstyrke
  • Baby Boom Galaxy  - Den lyseste stjernesprengningsgalaksen i det fjerne universet
  • Blå kompakt dverggalakse  - Liten galakse bestående av opptil flere milliarder stjerner
  • Messier 82  - En stjernesprengningsgalakse i konstellasjonen Ursa Major
  • Ertegalakse  - Muligens en type lysende blå kompakt galakse som gjennomgår svært høye hastigheter for stjernedannelse
  • Starburst  - Region med raskere enn normal stjernedannelse

Merknader

Referanser