Galaxia infrarroja luminosa

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Las galaxias infrarrojas luminosas o LIRG son galaxias con luminosidades , la medida del brillo, superiores a 10 ¹¹  L _☉ . También se las conoce como galaxias submilimétricas (SMG) a través de su método normal de detección. Las LIRG son más abundantes que las galaxias con brotes de formación estelar , las galaxias Seyfert y los objetos cuasi estelares con luminosidad comparable. ^{[ cita requerida ]} Las galaxias infrarrojas emiten más energía en el infrarrojo que en todas las demás longitudes de onda combinadas. ^[1] La luminosidad de una LIRG es 100 mil millones de veces la del Sol .

Las galaxias con luminosidades superiores a 10 ¹²  L _☉ son galaxias infrarrojas ultraluminosas (ULIRG, por sus siglas en inglés). Las galaxias que superan los 10 ¹³  L _☉ se caracterizan como galaxias infrarrojas hiperluminosas (HyLIRG, por sus siglas en inglés). Las que superan los 10 ¹⁴  L _☉ son galaxias infrarrojas extremadamente luminosas (ELIRG, por sus siglas en inglés). Muchas de las LIRG y ULIRG muestran interacciones y disrupciones. Muchas de estas galaxias generan alrededor de 100 estrellas nuevas al año, en comparación con la Vía Láctea , que genera una al año; esto ayuda a crear el alto nivel de luminosidad.

Las galaxias infrarrojas parecen ser espirales individuales ricas en gas cuya luminosidad infrarroja se crea en gran medida por la formación de estrellas en su interior. ^[2] Este tipo de galaxias se descubrieron en 1983 con IRAS . ^[3] El exceso de luminosidad infrarroja de un LIRG también puede provenir de la presencia de un núcleo galáctico activo (AGN) que reside en el centro. ^{[4] [5]}

Estas galaxias emiten más energía en la porción infrarroja del espectro, no visible a simple vista. La energía emitida por los LIRG es comparable a la de un cuásar (un tipo de AGN), que antiguamente era conocido como el objeto más energético del universo. ^[6]

Los LIRG son más brillantes en el infrarrojo que en el espectro óptico porque la luz visible es absorbida por las grandes cantidades de gas y polvo, y el polvo reemite energía térmica en el espectro infrarrojo.

Se sabe que los LIRG existen en partes más densas del universo que los no LIRG.

Las LIRG también son capaces de convertirse en galaxias infrarrojas ultraluminosas (ULIRG), pero no existe un cronograma perfecto porque no todas las LIRG se convierten en ULIRG, se utiliza la mecánica newtoniana en los cálculos y las restricciones no son del todo aproximadas. Los estudios han demostrado que es más probable que las ULIRG contengan un AGN que las LIRG ^{[8] .}

Según un estudio, un ULIRG es solo una parte de un escenario de fusión de galaxias evolutivas . En esencia, dos o más galaxias espirales , galaxias que consisten en un disco plano y giratorio que contiene estrellas , gas y polvo y una concentración central de estrellas conocida como el bulbo , se fusionan para formar una fusión en etapa temprana. Una fusión en etapa temprana en este caso también puede identificarse como un LIRG. Después de eso, se convierte en una fusión en etapa tardía, que es un ULIRG. Luego se convierte en un cuásar y en la etapa final de la evolución se convierte en una galaxia elíptica . ^[6] Esto se puede evidenciar por el hecho de que las estrellas son mucho más antiguas en las galaxias elípticas que las que se encuentran en las etapas anteriores de la evolución.

Las galaxias infrarrojas hiperluminosas (HyLIRG), también conocidas como HiLIRG y HLIRG, se consideran algunos de los objetos persistentes más luminosos del universo, que exhiben tasas de formación estelar extremadamente altas y se sabe que la mayoría de ellas albergan núcleos galácticos activos (AGN). Se definen como galaxias con luminosidades superiores a 10 ¹³ L _⊙ , ^[9] a diferencia de la población menos luminosa de ULIRG (L = 10 ¹² – 10 ¹³ L _⊙ ). Las HLIRG se identificaron por primera vez a través de observaciones de seguimiento de la misión IRAS . ^{[10] [11]}

IRAS F10214+4724, un HyLIRG afectado por el efecto de lente gravitacional de una galaxia elíptica en primer plano , ^[12] fue considerado uno de los objetos más luminosos del Universo con una luminosidad intrínseca de ~ 2 × 10 ¹³ L _⊙ . ^[13] Se cree que la luminosidad bolométrica de este HLIRG probablemente se amplifica por un factor de ~30 como resultado del efecto de lente gravitacional.

Se ha descubierto que la mayoría (~80%) del espectro infrarrojo medio de estos objetos está dominado por la emisión de AGN. Sin embargo, se sabe que la actividad de formación estelar (SB) es significativa en todas las fuentes conocidas con una contribución media de SB de ~30%. ^[14] Se ha demostrado que las tasas de formación estelar en HLIRG alcanzan ~3×10 ² – 3×10 ³ M _⊙ yr ⁻¹ . ^[15]

La galaxia extremadamente luminosa infrarroja WISE J224607.57-052635.0 , con una luminosidad de 300 billones de soles, fue descubierta por el Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) de la NASA y, a fecha de mayo de 2015, es la galaxia más luminosa descubierta. La galaxia pertenece a una nueva clase de objetos descubiertos por WISE, las galaxias infrarrojas extremadamente luminosas o ELIRG.

La luz de la galaxia WISE J224607.57-052635.0 ha viajado 12.500 millones de años. El agujero negro en su centro tenía miles de millones de veces la masa del Sol cuando el universo tenía una décima parte (1.300 millones de años) de su edad actual de 13.800 millones de años.

Hay tres razones por las que los agujeros negros en los ELIRG podrían ser masivos. Primero, los agujeros negros embrionarios podrían ser más grandes de lo que se creía posible. Segundo, se superó el límite de Eddington . Cuando un agujero negro se alimenta, el gas cae dentro y se calienta, emitiendo luz. La presión de la luz emitida fuerza al gas hacia afuera, creando un límite a la velocidad a la que el agujero negro puede absorber materia continuamente. Si un agujero negro rompiera este límite, teóricamente podría aumentar de tamaño a un ritmo rápido. Anteriormente se ha observado que los agujeros negros rompían este límite; el agujero negro en el estudio habría tenido que romper el límite repetidamente para crecer hasta este tamaño. Tercero, los agujeros negros podrían simplemente estar doblando este límite, absorbiendo gas más rápido de lo que se creía posible, si el agujero negro no está girando rápido. Si un agujero negro gira lentamente, no repelerá tanto su absorción de gas. Un agujero negro de giro lento puede absorber más materia que un agujero negro de giro rápido. Los agujeros negros masivos en los ELIRG podrían estar absorbiendo materia durante más tiempo.

Se han descubierto veinte nuevas galaxias ELIRG, incluida la más luminosa descubierta hasta la fecha. Estas galaxias no se habían descubierto antes debido a su distancia y a que el polvo convierte su luz visible en luz infrarroja. ^{[16] [17]} Se ha observado que una de ellas tiene tres áreas de formación estelar. ^[18]

El Satélite Astronómico Infrarrojo (IRAS) fue el primer estudio de todo el cielo que utilizó longitudes de onda del infrarrojo lejano, en 1983. En ese estudio, se detectaron decenas de miles de galaxias, muchas de las cuales no se habrían registrado en estudios anteriores. Ahora está claro que la razón por la que ha aumentado el número de detecciones es que la mayoría de los LIRG en el universo emitían la mayor parte de su energía en el infrarrojo lejano . Usando el IRAS, los científicos pudieron determinar la luminosidad de los objetos galácticos descubiertos. El telescopio fue un proyecto conjunto de los Estados Unidos ( NASA ), los Países Bajos (NIVR) y el Reino Unido (SERC) . Se observaron más de 250.000 fuentes infrarrojas durante esta misión de 10 meses.

El sondeo de todo el cielo LIRG de los Grandes Observatorios (GOALS) es un estudio de múltiples longitudes de onda de galaxias infrarrojas luminosas, ^[19] que incorpora observaciones con los Grandes Observatorios de la NASA y otros telescopios terrestres y espaciales. Utilizando información de las observaciones de Spitzer , Hubble , Chandra y Galex de la NASA en un estudio de más de 200 de las galaxias infrarrojas seleccionadas más luminosas en el universo local. ^[20] Se identificaron aproximadamente 180 LIRG junto con más de 20 ULIRG. Los LIRG y ULIRG objetivo de GOALS abarcan la gama completa de tipos espectrales nucleares (núcleos galácticos activos de tipo 1 y tipo 2, LINERS y brotes de formación estelar) y etapas de interacción (fusiones mayores, fusiones menores y galaxias aisladas).

Algunos ejemplos de LIRG, ULIRG, HyLIRG y ELIRG extremadamente notables

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  WISE J224607.57-052635.0 es la galaxia más luminosa del universo. (impresión del artista). ^{[22] [23]}
• 
  Galaxia de Sudamérica captada por el telescopio espacial Hubble ^[24]
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  2MASX J05210136-2521450 . ^[25]
• 
  Galaxia infrarroja luminosa NGC 5010. [ ^26]
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  Galaxia infrarroja ultraluminosa IRAS 19297-0406
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  Galaxia infrarroja luminosa MCG-03-04-014 ^[27]

• Galaxias extremas cercanas vinculadas a raíces humildes (SpaceDaily) 7 de junio de 2006
• Cómo hornear una galaxia (SpaceDaily) 19 de junio de 2006
• El sondeo LIRG de todo el cielo del Gran Observatorio