Hvězdná galaxie - Starburst galaxy

The Antény galaxie jsou příkladem hvězdné galaxie, ke které došlo při srážce NGC 4038 / NGC 4039. Uznání: NASA /ESA.

A starburst galaxy je galaxie prochází mimořádně vysokou mírou tvorba hvězd ve srovnání s dlouhodobou průměrnou rychlostí tvorby hvězd v galaxii nebo rychlostí tvorby hvězd pozorovanou ve většině ostatních galaxií. Například rychlost tvorby hvězd v galaxii Mléčná dráha je přibližně 3 M☉ / rok; galaxie s hvězdným výbojem však mohou zažít rychlosti tvorby hvězd, které jsou více než 33krát vyšší.[1] Ve hvězdokupě je rychlost formování hvězd tak velká, že galaxie spotřebuje veškerý svůj plynový rezervoár, ze kterého se hvězdy formují, v časovém měřítku mnohem kratším, než je věk galaxie. Jako takový starburst povahou galaxie je fáze, která obvykle zabírá krátké období a evoluce galaxie. Většina galaxií s hvězdným výbojem je uprostřed a fúze nebo blízké setkání s jinou galaxií. Mezi hvězdné galaxie patří M82, NGC 4038 / NGC 4039 (Galaxie Antény) a IC 10.

Definice

Světlo a prach v blízké hvězdokupě[2]

Galaxie hvězdného výboje jsou definovány těmito třemi vzájemně souvisejícími faktory:

  1. Rychlost, jakou galaxie v současné době přeměňuje plyn na hvězdy (rychlost tvorby hvězd neboli SFR).
  2. Dostupné množství plynu, ze kterého mohou vznikat hvězdy.
  3. Srovnání časového rozsahu, ve kterém bude tvorba hvězd spotřebovávat dostupný plyn s věkem nebo periodou rotace galaxie.

Mezi běžně používané definice patří:

  • Pokračující tvorba hvězd, kde by aktuální SFR vyčerpal dostupný zásobník plynu v mnohem kratším věku, než je věk vesmíru (Hubbleův čas).
  • Pokračující tvorba hvězd, kde by současný SFR vyčerpal dostupný zásobník plynu v mnohem menším rozsahu, než je dynamický časový rozsah galaxie (možná jedna perioda rotace v galaxii diskového typu).
  • Současný SFR, normalizovaný minulým průměrem SFR, je mnohem větší než jednota. Tento poměr se označuje jako „parametr porodnosti“.

Spouštěcí mechanismy

Fúze a přílivové interakce mezi galaxiemi bohatými na plyn hrají velkou roli při spouštění hvězdných výbuchů. Galaxie uprostřed hvězdného výbuchu se často ukazují přílivové ocasy, náznak blízkého setkání s jinou galaxií, nebo jsou uprostřed fúze. Interakce mezi galaxiemi, které se nespojují, mohou spustit nestabilní režimy rotace, jako je například nestabilita sloupce, která způsobí tryskání plynu směrem k jádru a zapálí výbuchy tvorby hvězd poblíž galaktického jádra. Ukázalo se, že existuje silná korelace mezi nakloněnou galaxií a mládím její hvězdné populace, přičemž více nakloněných galaxií má mladší centrální hvězdnou populaci.[3] Jelikož může být přílivová reakce způsobena slapovými interakcemi a spojováními mezi galaxiemi, poskytuje tento výsledek další důkazy, že fúze a slapové interakce mohou vyvolat tvorbu centrální hvězdy v galaxii a vyvolat hvězdný výbuch.

Typy

Umělecký dojem, že galaxie prochází hvězdným výbuchem.[4]

Klasifikace typů hvězdokupových galaxií je obtížná, protože galaxie hvězdokupy samy o sobě nepředstavují konkrétní typ. Výbuchy hvězd se mohou objevit v diskové galaxie, a nepravidelné galaxie často vykazují uzly hvězdokupy šířené po nepravidelné galaxii. Astronomové nicméně typicky klasifikují hvězdokupy podle jejich nejvýraznějších pozorovacích charakteristik. Mezi některé kategorie patří:

  • Modré kompaktní galaxie (BCG). Tyto galaxie jsou často objekty s nízkou hmotností, nízkou metalízou a bez prachu. Protože jsou bezprašné a obsahují velké množství horkých mladých hvězd, jsou často modré v optických a ultrafialových barvách. Původně se předpokládalo, že BCG byly skutečně mladé galaxie v procesu formování své první generace hvězd, což vysvětlovalo jejich nízký obsah kovů. Nicméně staré hvězdné populace byly nalezeny ve většině BCG a předpokládá se, že efektivní míchání může vysvětlit zjevný nedostatek prachu a kovů. Většina BCG vykazuje známky nedávných fúzí a / nebo těsných interakcí. Dobře prostudované BCG zahrnují IZw18 (nejvíce známá kovově nejchudší galaxie), ESO338-IG04 a Haro11.
  • Světelné infračervené galaxie (LIRG).
    • Ultra zářivé infračervené galaxie ULIRG). Tyto galaxie jsou obecně extrémně prašné objekty. Ultrafialové záření produkované zakrytou tvorbou hvězd je absorbováno prachem a znovu šířeno v infračerveném spektru při vlnových délkách kolem 100 mikrometrů. To vysvětluje extrémně červené barvy spojené s ULIRG. Není jisté, zda je UV záření produkováno čistě hvězdotvorbou, a někteří astronomové věří, že ULIRG jsou poháněny (alespoň částečně) aktivní galaktická jádra (AGN). Rentgenová pozorování z mnoha ULIRG, které pronikají prachem, naznačují, že mnoho galaxií s hvězdným výbojem jsou systémy s dvojitým jádrem, což podporuje hypotézu, že ULIRG jsou poháněny tvorbou hvězd vyvolanou významnými fúzemi. Mezi dobře studované ULIRG patří Arp 220.
    • Hyperluminous Infrared galaxies (HLIRG), někdy nazývané Submilimetrové galaxie.
SBS 1415 + 437 je galaxie WR umístěná asi 45 milionů světelných let od Země.[5]
  • Vlk – Rayetovy galaxie (galaxie WR), galaxie, kde je velká část jasných hvězd Vlk – Rayetovy hvězdy. Fáze Vlk-Rayet je relativně krátká fáze života hmotných hvězd, obvykle 10% z celkové doby života těchto hvězd[6] a proto každá galaxie pravděpodobně obsahuje jen málo z nich. Protože jsou však obě hvězdy velmi zářivé a mají velmi výrazné spektrální rysy, je možné tyto hvězdy identifikovat ve spektrech celých galaxií, což umožňuje kladení dobrých omezení na vlastnosti výbojů hvězd v těchto galaxiích.

Složení

Messier 82 je prototyp blízké galaxie s hvězdným výbuchem vzdálený asi 12 milionů světelných let v souhvězdí Majorka.

Zaprvé musí mít galaxie s výbojem hvězd velkou zásobu plynu, aby mohla tvořit hvězdy. Samotný výbuch může být spuštěn blízkým střetnutím s jinou galaxií (například M81 / M82), kolizí s jinou galaxií (například Anténami) nebo jiným procesem, který nutí materiál do středu galaxie (například hvězdná lišta).

Vnitřek hvězdice je docela extrémní prostředí. Velké množství plynu znamená, že vznikají velmi hmotné hvězdy. Mladé horké hvězdy ionizují plyn (hlavně vodík ) kolem nich, tvoří H II regiony. Skupiny velmi horkých hvězd jsou známé jako OB sdružení. Tyto hvězdy hoří velmi jasně a velmi rychle a je docela pravděpodobné, že explodují na konci svého života jako supernovy.

Po výbuchu supernovy se vysunutý materiál rozpíná a stává se zbytek supernovy. Tyto zbytky interagují s okolním prostředím v hvězdokupě (dále jen „hvězdokupa“) mezihvězdné médium ) a může být místem přirozeného výskytu masers.

Studium blízkých hvězdokupových galaxií nám může pomoci určit historii vzniku a vývoje galaxií. Velké množství velmi vzdálených galaxií viděných například v Hubbleovo hluboké pole je známo, že jsou hvězdnými výboji, ale jsou příliš daleko na to, aby je bylo možné podrobně studovat. Pozorování blízkých příkladů a zkoumání jejich charakteristik nám může poskytnout představu o tom, co se dělo v raném vesmíru, protože světlo, které vidíme z těchto vzdálených galaxií, je opustilo, když byl vesmír mnohem mladší (viz rudý posuv ). Hvězdné galaxie se však zdají být v našem místním vesmíru poměrně vzácné a jsou běžnější i dál - což naznačuje, že před miliardami let jich bylo více. Všechny galaxie byly tehdy blíže k sobě, a proto je pravděpodobnější, že budou ovlivněny vzájemnou gravitací. Častější střetávání vyvolala více výbuchů hvězd, jak se galaktické formy vyvíjely s rozpínajícím se vesmírem.

Příklady

Umělcův dojem, že plyn zásobuje vzdálené hvězdokupy.[7]

M82 je archetypální galaxie s hvězdným výbojem. Jeho vysoká úroveň tvorby hvězd je důsledkem blízkého setkání s blízkou spirálou M81. Mapy regionů vytvořené pomocí radioteleskopů jsou velké proudy neutrálního vodíku spojení dvou galaxií, také v důsledku setkání. Rádiové snímky centrálních oblastí M82 také ukazují velké množství mladých zbytků supernov, které po sobě zanechaly, když hmotnější hvězdy vytvořené v záblesku hvězd přišly na konec svého života. Antény jsou další hvězdokupový systém, podrobně popsaný a Hubbleův obrázek, vydané v roce 1997.

Seznam hvězdokupových galaxií

Tohle je dynamický seznam a nikdy nemusí být schopen splnit určité standardy pro úplnost. Můžete pomoci přidání chybějících položek s spolehlivé zdroje.
GalaxieTypPoznámkyOdkazy
M82I0Archetyp hvězdné galaxie
AnténySB (s) m pec /
SA (s) m pec		Ve skutečnosti jde o dvě kolidující galaxie
IC 10irrrMírná hvězdokupa galaxie
HXMM01Extrémní hvězdokupy spojující galaxie
HFLS3Neobvykle velká intenzivní hvězdná galaxie
NGC 1569IBmTrpasličí galaxie prochází hvězdokupou v celé galaxii
NGC 2146SB (s) ab pec
NGC 1705SA0− pec
NGC 1614SB (s) c pecSloučení s jinou galaxií
NGC 6946SAB (rs) cdTaké známá jako galaxie ohňostrojů pro časté supernovy
Galaxie Baby BoomNejjasnější hvězdná galaxie ve vzdáleném vesmíru
Kentaur AE (p)Jediný známý případ „Eliptický Hvězdná záře „Galaxy
Haro 11Vyzařuje Fotony Lymova kontinua
Sochařská galaxieSAB (s) cNejbližší galaxie s hvězdným výbuchem.,[8][9]
Kiso 5639Díky svému vzhledu známá také jako „raketová galaxie“, je to malá nepravidelná galaxie, která právě začíná velkou hvězdnou ránu[10]

[11]

Galerie

Toto video přibližuje vzdálené galaxie, které procházejí hvězdným výbuchem v oblasti oblohy známé jako Extended Chandra Deep Field South, v souhvězdí Fornax (Pec).
Toto video se otáčí nad stejnými galaxiemi.

Viz také

  • Aktivní galaxie - Kompaktní oblast uprostřed galaxie, která má mnohem vyšší než normální svítivost
  • Galaxie Baby Boom - Nejjasnější galaxie s hvězdným výbuchem ve velmi vzdáleném vesmíru
  • Modrá kompaktní trpasličí galaxie - Malá galaxie složená až z několika miliard hvězd
  • Messier 82 - Hvězdná galaxie v souhvězdí Velké medvědice
  • Hrášková galaxie - Možná typ světelné modré kompaktní galaxie, která prochází velmi vysokou rychlostí tvorby hvězd
  • Starburst - Oblast rychlejší než normální tvorba hvězd

Poznámky

  1. ^ 1958-, Schneider, P. (Peter) (2010). Extragalaktická astronomie a kosmologie: úvod. Berlín: Springer. ISBN  9783642069710. OCLC  693782570.CS1 maint: číselné názvy: seznam autorů (odkaz)
  2. ^ „Světlo a prach v blízké hvězdokupě“. ESA / Hubble. Citováno 4. dubna 2013.
  3. ^ Reichard, T. A.; Heckman, T.M. (Leden 2009). „Lopsidnost současných galaxií: souvislosti s formováním hvězd, chemická evoluce galaxií a růst černých děr“. Astrofyzikální deník. 691 (2): 1005–1020. arXiv:0809.3310. doi:10.1088 / 0004-637X / 691/2/1005.
  4. ^ „Celá galaxie cítí teplo z nově narozených hvězd“. Tisková zpráva ESA / Hubble. Citováno 30. dubna 2013.
  5. ^ „Intenzivní a krátkodobé“. Citováno 29. června 2015.
  6. ^ Fyzikální vlastnosti hvězd Wolf-Rayet
  7. ^ „ALMA nachází obrovské skryté nádrže turbulentního plynu ve vzdálených galaxiích - první detekce molekul CH + ve vzdálených galaxiích s výbojem hvězd poskytuje vhled do historie vzniku hvězd ve vesmíru“. www.eso.org. Citováno 31. srpna 2017.
  8. ^ Sakamoto, Kazushi; Ho, Paul T. P .; Iono, Daisuke; Keto, Eric R .; Mao, Rui-Qing; Matsushita, Satoki; Peck, Alison B .; Wiedner, Martina C .; Wilner, David J .; Zhao, Jun-Hui (10. ledna 2006). "Molekulární superbubliny v galaxii Starburst NGC 253". Astrofyzikální deník. 636 (2): 685–697. arXiv:astro-ph / 0509430. Bibcode:2006ApJ ... 636..685S. doi:10.1086/498075.
  9. ^ Lucero, D. M .; Carignan, C .; Elson, E. C .; Randriamampandry, T. H .; Jarrett, T. H .; Oosterloo, T. A .; Heald, G. H. (1. prosince 2015). „HI pozorování nejbližší hvězdokupy galaxie NGC 253 s předchůdcem SKA KAT-7“. MNRAS. 450: 3935–3951. arXiv:1504.04082. doi:10.1093 / mnras / stv856.
  10. ^ https://www.nasa.gov/image-feature/goddard/2016/hubble-reveals-stellar-fireworks-in-skyrocket-galaxy
  11. ^ https://imagine.gsfc.nasa.gov/hst_bday/february-17
  12. ^ „Galaxie vhodná k prasknutí“. www.spacetelescope.org. ESA / Hubble. Citováno 18. července 2016.
  13. ^ „Osamělé místo narození“. Citováno 15. července 2016.
  14. ^ „Vír formování hvězd“. ESA / Hubbleův obrázek týdne. Citováno 22. května 2013.

Reference