Galaxia starburst

Unha galaxia starburst ("galaxia de brote —formación— de estrelas") é unha galaxia na cal no momento actual se está a producir unha taxa excepcionalmente alta de formación de estrelas, comparada coa taxa media a longo prazo de formación de estrelas na propia galaxia ou a taxa de formación de estrelas observada na maioría das demais galaxias. Nunha galaxia starburst, a taxa de formación de estrelas é tan grande que a galaxia consumiría a ese ritmo todas as súas reservas de gas (a partir do cal se forman as estrelas) nun período de tempo moito menor que a idade da galaxia (pero despois isto modérase). Por tanto, a natureza starburst dunha galaxia é unha fase pola que pasa, que comprende un período breve de tempo da evolución da galaxia. A maioría das galaxias que están nesa fase starburst están en medio do proceso dunha fusión ou encontro próximo con outra galaxia. Son exemplo de galaxias starburst M82, NGC 4038/NGC 4039 (as galaxias Antennae, Antenas), e IC 10. Definición
As galaxias starburst defínense por estes tres factores interrelacionados: A velocidade á cal a galaxia está actualmente convertendo gas en estrelas (a taxa de formación de estrelas, ou SFR, Star Formation Rate).
A cantidade dispoñible de gas a partir do cal se poden formar estrelas.
Unha comparación da escala de tempo á cal a formación de estrelas consome o gas dispoñible coa idade ou período de rotación da galaxia.
Pode falarse de starburst como fenómeno astronómico (de formación masiva de estrelas), de galaxias starburst (galaxias onde se observa este fenómeno) ou de rexións starburst (zonas onde ocorre).
Definicións comunmente usadas son: Continuada formación de estrelas na que a actual SFR esgotaría as reservas de gas dispoñibles en moito menos tempo que a idade do Universo (o tempo de Hubble).
Continuada formación de estrelas na que a actual SFR esgotaría as reservas de gas dispoñible en moito menos tempo que a escala de tempo dinámica da galaxia (quizais un período de rotación nunha galaxia de tipo discoidal).
A actual SFR, normalizada pola SFR media pasada, é moito maior que a unidade. Esta proporción denomínase "parámetro de taxa de nacemento".
Mecanismos causantes
As galaxias starburst presentan unha gran cantidade de gas molecular frío nun pequeno volume. As galaxias en proceso de starburst tamén mostran frecuentemente colas mareais, que son unha indicación dun encontro próximo con outra galaxia, ou que están en proceso de fusión galáctica. As interaccións entre galaxias que non se fusionan poden desencadear modos de rotación inestables, como a inestabilidade de barra, que causa que o gas sexa canalizado cara aos núcleos e produce a ignición de gromos de formación de estrelas preto do núcleo galáctico.
Tipos
A clasificación en tipos das galaxias starburst é difícil, xa que as galaxias starburst non representan un tipo de galaxias por si mesmas. Os procesos de starburst poden ocorrer en galaxias discoidais e galaxias irregulares a miúdo mostran nós de starburst espallados pola galaxia irregular. Non obstante, os astrónomos clasifican normalmente as galaxias starburst baseándose nas súas características observacionais máis diferentes. Algunhas das categorizacións son: Galaxias compactas azuis (BCG, Blue Compact Galaxy). Estas galaxias adoitan ter unha masa baixa, baixa metalicidade e son obxectos libres de po. Como carecen de po e contén un gran número de estrelas xoves quentes, son xeralmente azuis nas cores ópticas e ultravioletas. Pensábase inicialmente que as BCGs eran auténticas galaxias xoves que estaban en proceso de formar a súa primeira xeración de estrelas, o que explica os seus baixos contidos de metal. Porén, tamén se encontran poboacións estelares vellas na maioría das BCGs, e pénsase que a mestura eficiente pode explicar a falta aparente de po e metais. A maioría das BCG mostran signos de fusións recentes e/ou interaccións próximas. Entre as BCG ben estudadas están IZw18 (a galaxia máis pobre en metais coñecida), ESO338-IG04 e Haro11.
Galaxias ananas compactas azuis (galaxias BCD, Blue compact dwarf galaxies). Son pequenas galaxias compactas.
Galaxias chícharo (GPs). Son pequenas galaxias compactas que lembran starburst primordiais. Atopáronas científicos afeccionados que tomaron parte do proxecto Galaxy Zoo.
Galaxias infravermellas luminosas (LIRGs).
Galaxias intravermella ultraluminosas (ULIRGs). Estas galaxias son xeralmente obxectos nos que o po é extremadamente abondoso. A radiación ultravioleta producida pola formación escurecida de estrelas é absorbida polo po e rerradiada no espectro infravermello a lonxitudes de onda duns 100 micrómetros. Isto explica as intensas cores vermellas asociadas coas ULIRG. Non se sabe seguro se a radiación ultravioleta se produce só pola formación de estrelas, e algúns astrónomos cren que os ULIRGs están alimentados (polo menos en parte) por núcleos galácticos activos (AGN). As observacións de raios X de moitos ULIRG que penetran a través do po suxiren que moitas galaxias starburst son sistemas de dobre núcleo, o que apoia a hipótese de que as ULIRG están alimentadas pola formación de estrelas causada por grandes fusións de galaxias. Un exemplo de ULIRG ben estudada é Arp 220.
Galaxias infravermellas hiperluminosas (HLIRG). Galaxias Wolf-Rayet (galaxias WR). Son galaxias nas que unha gran proporción das estrelas brillantes son estrelas de Wolf-Rayet. A fase Wolf-Rayet é unha fase de duración relativamente curta na vida das estrelas masivas, normalmente do 10% do tempo da vida total destas estrelas e é probable todas as galaxias que conteñan unhas poucas destas estrelas. Porén, como as estrelas son moi luminosas e teñen características espectrais moi distintivas; é posible identificar estas estrelas no espectro de galaxias enteiras e facelo permite que se establezan boas restricións sobre as propiedades dos starbursts nestas galaxias.
Compoñentes
Unha galaxia starburst debe ter certos compoñentes. En primeiro lugar, debe dispoñer unha gran subministración de gas para formar estrelas. O propio gromo de estrelas pode ser causado por un encontro próximo con outra galaxia (como M81/M82), unha colisión con outra galaxia (como as Antennae, Antenas), ou por outros procesos que forzan que o material pase ao centro da galaxia (como unha barra estelar).
O interior dun starburst é un ambiente bastante extremo. As grandes cantidades de gas presentes significan que se están formando estrelas moi masivas. Estrelas xoves quentes ionizan o gas (principalmente o hidróxeno) que os rodea, creando a rexión H II. Os grupos de estrelas moi quentes son coñecidos como asociacións OB. Estas estrelas consomen o hidróxeno moi rápido e son moi brillantes, e é bastante probable que exploten ao final das súas vidas como supernovas.
Despois da explosión da supernova, o material exectado expándese e convértese nun resto de supernova. Estes restos interaccionan co ambiente que os rodea dentro do starburst (o medio interstelar) e poden ser o sitio onde se forman de maneira natural másers.
Estudar as galaxias starburst próximas pode axudarnos a determinar a historia da formación e evolución das galaxias. Vense grandes cantidades de galaxias moi distantes, por exemplo, no Campo Profundo do Hubble que se sabe que son starbursts, pero están demasiado lonxe como para estudalas en detalle. A observación de exemplos próximos e a exploración das súas características pode darnos unha idea do que estaba ocorrendo no Universo temperán a medida que a luz que vemos procedente das galaxias distantes saíu delas cando o Universo era moito máis novo (ver desprazamento ao vermello). Porén, as galaxias starburst parecen ser bastante raras no noso Universo local, e son máis comúns en zonas máis distantes, o que indica que había máis delas hai miles de millóns de anos. Todas as galaxias estaban máis xuntas daquela, e, por tanto, era máis probable que a gravidade dunhas influíse nas outras. Os encontros eran máis frecuentes e producían naquel entón máis starbursts como formas galácticas que evolucionaron co Universo en expansión. Exemplos
M82 é a galaxia starburst arquetípica. O seu nivel de formación de estrelas débese a un encontro próximo coa galaxia espiral veciña M81. Os mapas da rexión feitos con radiotelescopios mostran grandes chorros de hidróxeno neutro que conectan as dúas galaxias, orixinados tamén como resultado do encontro. As radioimaxes das rexións centrais da M82 tamén mostran un gran número de restos de supernovas xoves, que quedaron cando unha estrela supermasiva creada no starburst chega ao final da súa vida. As galaxias Antenas é outro sistema starburst, que se ve en detalle nunha foto do Hubble, publicada en 1997.