Starburst Galaxies Hotbeds de formare a stelelor

Universul este plin de galaxii, care sunt ele însele pline de stele. La un moment dat în viața sa, fiecare galaxie se împotmoli cu formarea stelelor în nori vaste de gaz de hidrogen. Chiar și astăzi, unele galaxii par să aibă mai mult decât cantitatea obișnuită de activitate la nașterea stelelor, iar astronomii vor să știe de ce. Au fost atât de multe stele care s-au născut în unele galaxii în vremuri anterioare încât probabil arătau ca niște explozii cosmice de artificii. Astronomii se referă la aceste paturi fierbinți ale nașterii stelelor drept „galaxii de starburst”.

Cheltuieli cheie: Galaxii Starburst

• Galaxiile Starburst sunt galaxii unde ratele mari de formare a stelelor au avut loc foarte repede.
• Aproape toate tipurile de galaxii pot suferi evenimente de izbucnire a stelelor dacă condițiile sunt corecte.
• Astronomii știu că galaxiile starburst sunt adesea implicate în fuziuni care amestecă stele și gaze. Valurile de șoc împing gazul, care declanșează activitatea stelară.

Galaxiile Starburst au rate neobișnuit de mari de formare a stelelor, iar acele explozii durează o perioadă scurtă de timp în timpul vieții îndelungate a galaxiei. Asta pentru că formarea stelelor arde foarte rapid prin rezervele de gaz ale galaxiei.

Este probabil ca explozia bruscă a nașterii stelelor să fie declanșată de un eveniment specific. În cele mai multe cazuri, o fuziune a galaxiei face trucul. De aceea, două sau mai multe galaxii se împletesc într-un dans gravitațional lung și în cele din urmă se contopesc. În timpul fuziunii, gazele tuturor galaxiilor implicate sunt amestecate. Coliziunea trimite valuri de șoc prin acei nori de gaz, care comprimă gazele și declanșează explozii de formare de stele. 

Proprietățile galaxiilor Starburst

Galaxiile Starburst nu sunt un tip „nou” de galaxie, ci mai degrabă pur și simplu o galaxie (sau galaxii amestecate) într-o anumită fază a evoluției lor. Chiar și așa, există câteva proprietăți care apar în cele mai multe galaxii starburst:

• o rată de formare a stelelor foarte rapidă. Aceste galaxii vor produce stele cu viteze mult peste rata medie a majorității galaxiilor „obișnuite”;
• disponibilitatea gazului și prafului. Unele galaxii pot avea rate mai mari decât cele normale de formare a stelelor, pur și simplu datorită volumelor mari de gaz și praf. Totuși, unele galaxii de stea nu au rezerve care să justifice de ce ar avea astfel de rate mari de formare a stelelor, astfel încât fuziunile ar putea să nu fie singura explicație;
• rata formării stelelor este în contradicție cu vârsta galaxiei. Principalul lucru este că ritmul actual al formării stelelor nu ar fi putut fi constant de la formarea galaxiei având în vedere vârsta sa. O galaxie mai veche pur și simplu nu i-ar mai rămâne suficient gaz pentru a menține acțiunea de naștere a starilor timp de miliarde de ani. În unele galaxii starburst, astronomii văd o explozie bruscă de naștere a stelelor și, adesea, explicația este o fuziune sau o întâlnire întâmplătoare cu o altă galaxie.

Uneori, astronomii compară și rata formării stelelor într-o galaxie în raport cu perioada de rotație. Dacă, de exemplu, galaxia își epuizează tot gazul disponibil în timpul unei rotații a galaxiei (având în vedere rata mare de formare a stelelor), atunci poate fi considerată o galaxie de stea. Calea Lactee se rotește o dată la 220 de milioane de ani; unele galaxii merg mult mai încet, altele mai repede.

O altă metodă acceptată pe scară largă pentru a vedea dacă o galaxie este un starstar este să compare rata de formare a stelelor cu vârsta universului. Dacă rata actuală ar epuiza tot gazul disponibil în mai puțin de 13,7 miliarde de ani, atunci este posibil ca o anumită galaxie să se afle într-o stare de stea. 

Imagine adnotată care prezintă caracteristici orizontale ale pleoapelor care izbucnesc cu stele în galaxia IC 2163. Un tsunami de stele și gaz declanșat de o coliziune cu privire la galaxia NGC 2207 (o porțiune a brațului său spiral este prezentat în partea dreaptă a imaginii). Imaginea ALMA a monoxidului de carbon (portocaliu), care a dezvăluit mișcarea gazului în aceste caracteristici, este afișată în partea de sus a imaginii Hubble (albastru) a galaxiei. M. Kaufman; B. Saxton (NRAO / AUI / NSF); ALMA (ESO / NAOJ / NRAO); Telescopul spațial Hubble NASA / ESA

Tipuri de galaxii Starburst

Activitatea starburst poate apărea în galaxii variind de la spirale la nereguli. Astronomii care studiază aceste obiecte le clasifică în subtipuri care ajută la descrierea vârstelor și a altor caracteristici. Tipurile de galaxie Starburst includ:

• Galaxii Wolf-Rayet: definită prin raportul lor de stele strălucitoare care se încadrează în clasificarea Wolf-Rayet. Galaxiile de acest tip au regiuni cu vânt stelar ridicat, condus de stelele Wolf-Rayet. Acei monștri stelari sunt incredibil de masivi și luminoși și au rate foarte mari de pierdere în masă. Vânturile pe care le produc se pot ciocni cu regiuni de gaz și pot conduce la formarea rapidă a stelelor.
• Galaxii compacte albastre: galaxii cu masă scăzută, care s-au crezut cândva a fi galaxii tinere, abia începând să formeze stele. Cu toate acestea, acestea conțin de obicei populații de stele foarte vechi. Acesta este, de obicei, un indiciu bun că galaxia este destul de veche. Astronomii bănuiu acum că galaxiile compacte albastre sunt de fapt rezultatul fuziunilor între galaxii de vârste variate. Odată ce se ciocnesc, activitatea de starburst se ridică și aprinde galaxiile.
• Galaxii cu infraroșu luminos: galaxii slabe, ascunse, care sunt dificil de studiat, deoarece conțin niveluri ridicate de praf care pot obscuriza observația. În mod obișnuit, radiațiile infraroșii detectate de telescoape sunt utilizate pentru a pătrunde în praf. Aceasta oferă indicii pentru formarea stelelor crescute. S-a descoperit că unele dintre aceste obiecte conțin mai multe găuri negre supermasive, care pot închide formarea stelelor. Creșterea nașterii stelare în astfel de galaxii trebuie să fie rezultatul unei fuziuni recente a galaxiei.

Cauza formării stelelor crescute

Deși fuziunea galaxiilor este identificată ca principala cauză a nașterii stelelor în aceste galaxii, procesele exacte nu sunt bine înțelese. Parțial, acest lucru se datorează faptului că galaxiile starburst vin în mai multe forme și dimensiuni, astfel încât pot exista mai multe condiții care să conducă la formarea stelelor crescute. Cu toate acestea, pentru ca o gală de stea să se formeze chiar, trebuie să existe mult gaz disponibil pentru a genera noile stele. De asemenea, ceva trebuie să perturbe gazul, pentru a începe procesul de colaps gravitațional care duce la crearea de noi obiecte. Aceste două cerințe i-au determinat pe astronomi să suspecteze fuziunile galaxiei și undele de șoc ca două procese care pot duce la galaxii de stea. 

Centaurul O galaxie are o inimă masivă neagră în inima ei, care gâdilă activ material. Acțiunile unor astfel de nuclei galactici activi pot juca un rol în exploziile stelare din galaxii.  ESO / WFI (Optică); MPIfR / ESO / APEX / A.Weiss et al. (Submillimetre); NASA / CXC / CfA / R.Kraft și colab. (Raze X)

Alte două posibilități pentru cauza galaxiilor starburst includ:

• Nuclei galactici activi (AGN): Practic toate galaxiile conțin o gaură neagră supermasivă în miezul lor. Unele galaxii par a fi într-o stare de activitate ridicată, în care gaura neagră central ejectează cantități masive de energie. Există o mulțime de dovezi care arată că prezența unei astfel de găuri negre poate amortiza activitatea de formare a stelelor. Cu toate acestea, în cazul acestor așa-numiți nuclei galactici activi, aceștia pot, de asemenea, să declanșeze formarea rapidă a stelelor, deoarece acreția de materie pe un disc și ejectarea sa posibilă departe de gaura neagră pot crea unde de șoc care ar putea declanșa formarea stelelor.
• Ratele mari de supernove: Supernovele sunt evenimente violente. Dacă rata exploziilor crește din cauza prezenței unui număr foarte mare de stele îmbătrânite într-o zonă compactă, undele de șoc rezultate pot începe o creștere rapidă a formării stelelor. Cu toate acestea, acest eveniment pentru a se produce condițiile ar trebui să fie ideal; mai mult decât în ​​celelalte posibilități enumerate aici.

O supernova poate împinge nori de gaz din apropiere în jurul valorii de a stimula cantități limitate de naștere. Această supernovă este prezentată într-o vedere a telescopului spațial Hubble a rămășiței supernovei Nebula Crab. NASA / ESA / STScI

Galaxiile Starburst rămân o zonă activă de investigare a astronomilor. Cu cât găsesc mai mult, cu atât oamenii de știință mai buni pot descrie condițiile reale care duc la explozii strălucitoare de formare de stele care populează aceste galaxii.