Галактика со вспышкой звездообразования

Галактика со вспышкой звездообразования — галактика, в которой звездообразование происходит с очень высокой скоростью, по сравнению с аналогичным процессом в большинстве галактик.

Галактики Антенны — пример пары галактик (NGC 4038/NGC 4039) со вспышкой звездообразования.

Вспышка звездообразования в центральной части близкой карликовой галактики NGC 1569 (Arp 210).

К примеру, скорость звездообразования в Млечном Пути составляет около 3 $\text{[math]}$ M_⊙/год, в то время как в галактиках со вспышкой звездообразования она может достигать 100 $\text{[math]}$ M_⊙/год^[1]. Если бы такой темп сохранялся, то газ в галактиках заканчивался бы гораздо быстрее, чем за срок жизни галактики. Поэтому считается, что вспышка звездообразования — временное явление. Чаще всего вспышка звездообразования в галактике наблюдается после столкновения двух галактик или близкого прохода одной возле другой.

Среди хорошо известных галактик со вспышками звездообразования — M82, галактики Антенны (NGC 4038 и NGC 4039) и IC 10.

ОпределенияПравить

Термин «галактика со вспышкой звездообразования» не имеет строгого определения, однако, в астрономическом сообществе принято, что определение должно учитывать следующие факторы:

скорость, с которой газ превращается в звёзды (скорость звездообразования);
доступное количество газа, из которого могут образовываться звёзды;
сравнение временно́го масштаба звездообразования и возраста или периода вращения галактики.

Среди широко известных определений можно встретить:

Продолжающееся звездообразование, которое при данной скорости исчерпало бы запасы газа за время, много меньшее возраста Вселенной (время Хаббла).
Продолжающееся звездообразование, которое при данной скорости исчерпало бы запасы газа за время, много меньшее галактики (возможно, один период обращения для спиральных галактик).
Если текущая скорость звездообразования, поделённая на среднюю скорость в прошлом, много больше единицы. Это соотношение называют «коэффициентом рождаемости».

Причины вспышек звездообразованияПравить

Галактика со вспышкой звездообразования, расположенная в 12,2 млрд св. лет от нас, — ежегодно в ней рождается 4000 новых звёзд^[2].

Перед началом этого процесса необходимо, чтобы в галактике было большое количество холодного молекулярного газа. Однако, сам процесс звездообразования начинается, в основном, в результате столкновения, слияния или гравитационного взаимодействия галактик: так, например, у многих таких галактик наблюдаются приливные хвосты, а между асимметрией галактики и долей молодых звёзд в ней обнаружена корреляция.

Тем не менее, точный механизм, который вызывает звездообразование, до конца неясен. Предполагается, что влияние другой галактики может вызвать нестабильности во вращении галактики, из-за чего молекулярные облака смещаются к центру, начинают сжиматься и образовывают звёзды^[3].

СоставПравить

Галактика со вспышкой звездообразования должна иметь большой запас газа, доступного для образования звёзд. Сам всплеск может быть вызван близким столкновением с другой галактикой (например, M81/M82), столкновением с другой галактикой (например, Антеннами) или другим процессом, который выталкивает материал в центр галактики (например, звёздная полоса).

Внутри звездообразования довольно экстремальная среда. Большое количество газа образует очень массивные звёзды. Молодые горячие звёзды ионизируют газ (в основном водород) вокруг себя, создавая области H II. Группы очень горячих звёзд известны как OB-ассоциации. Эти звезды горят очень ярко и очень быстро, и вполне вероятно, что в конце своей жизни они взорвутся как сверхновые.

После взрыва сверхновой выброшенный материал расширяется и становится остатком сверхновой. Эти остатки взаимодействуют с окружающей средой внутри звездообразования (межзвездной средой) и могут быть местом возникновения естественных мазеров.

Изучение ближайших галактик со вспышками звездообразования может помочь определить историю формирования и эволюции галактик. Известно, что большое количество очень далёких галактик, наблюдаемых, например, в Hubble Deep Field, являются вспышками звездообразования, но они слишком далеко, чтобы их можно было детально изучить. Наблюдение за близкими примерами и изучение их характеристик может дать представление о том, что происходило в ранней Вселенной, поскольку свет, который мы видим от этих далёких галактик, оставлен, когда Вселенная была намного моложе.

КлассификацияПравить

Классификация таких галактик — довольно непростая задача, потому что сам термин довольно размытый, а вспышки звездообразования — лишь временные явления. Вспышки могут происходить в спиральных галактиках и в неправильных. Однако, астрономы выделяют несколько различных типов вспышек звездообразования:

Компактные голубые галактики — как правило, эти галактики имеют малую массу, бедны тяжёлыми элементами и практически не содержат пыли. Они имеют голубой цвет из-за большого количества молодых горячих звёзд. Изначально считалось, что это молодые галактики, которые в которых только сейчас рождается первая звёздная популяция, однако, в большинстве таких галактик встречаются звёзды более поздних популяций. Примером такой галактики может служить I Zwicky 18.
Яркие инфракрасные галактики:
- Ультраяркие инфракрасные галактики — объекты с очень большим количеством пыли, которая поглощает ультрафиолетовое излучение молодых звёзд, нагревается и излучает уже, в основном, в инфракрасном диапазоне.
- Экстремально яркие инфракрасные галактики — ещё более яркие объекты.
Галактики Вольфа — Райе — галактики, в которых большая часть ярких звёзд — звёзды Вольфа — Райе^[4].

ПримерыПравить

Галактика M 82 — самая близкая к нам и прототипичная галактика со вспышкой звездообразования. Вспышка звездообразования в ней вызвана близким прохождением галактики M 81, и между этими двумя галактиками обнаружен поток нейтрального водорода. В центральных областях M 82 есть множество остатков сверхновых звёзд, что свидетельствует о том, что активное звездообразование идёт больше нескольких миллионов лет^[5]^[6].

ПримечанияПравить

↑ 1958-, Schneider, P. (Peter). Extragalactic astronomy and cosmology : an introduction (англ.). — Berlin: Springer, 2010. — ISBN 9783642069710.
↑ arXiv, Spectroscopic Confirmation Of An Extreme Starburst At Redshift 4.547, Tue, 3 Jun 2008 22:59:35 GMT; doi:10.1086/590555 Bibcode: 2008ApJ...681L..53C
↑ Reichard, T.A.; Heckman, T.M. The Lopsidedness of Present-Day Galaxies: Connections to the Formation of Stars, the Chemical Evolution of Galaxies, and the Growth of Black Holes (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 2009. — January (vol. 691, no. 2). — P. 1005—1020. — doi:10.1088/0004-637X/691/2/1005. — arXiv:0809.3310.
↑ Intense and short-lived (неопр.). Дата обращения: 29 июня 2015. Архивировано 6 июля 2015 года.
↑ Архивированная копия (неопр.). Дата обращения: 18 июня 2022. Архивировано 16 марта 2016 года.
↑ Barker, S.; de Grijs, R.; Cerviño, M. Star cluster versus field star formation in the nucleus of the prototype starburst galaxy M 82 (англ.) // Astronomy and Astrophysics : journal. — 2008. — Vol. 484, no. 3. — P. 711—720. — doi:10.1051/0004-6361:200809653. — Bibcode: 2008A&A...484..711B. — arXiv:0804.1913.

СсылкиПравить

Kennicutt, R. C.; Evans, N. J. Star Formation in the Milky Way and Nearby Galaxies (англ.) // Annual Review of Astronomy and Astrophysics (англ.) (рус. : journal. — 2012. — Vol. 50. — P. 531—608. — doi:10.1146/annurev-astro-081811-125610. — Bibcode: 2012ARA&A..50..531K. — arXiv:1204.3552.
Weedman, D. W.; Feldman, F. R.; Balzano, V. A.; Ramsey, L. W.; Sramek, R. A.; Wuu, C. -C. NGC 7714 – the prototype star-burst galactic nucleus (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 1981. — Vol. 248. — P. 105. — doi:10.1086/159133. — Bibcode: 1981ApJ...248..105W.
Chandra :: Field Guide to X-ray Sources :: Starburst Galaxies (неопр.). chandra.harvard.edu. Дата обращения: 29 декабря 2007. Архивировано 21 марта 2012 года.

[1] 1958-, Schneider, P. (Peter). Extragalactic astronomy and cosmology : an introduction (англ.). — Berlin: Springer, 2010. — ISBN 9783642069710.

[discovery-paper-2] rXiv, Spectroscopic Confirmation Of An Extreme Starburst At Redshift 4.547, Tue, 3 Jun 2008 22:59:35 GMT; doi:10.1086/590555 Bibcode: 2008ApJ...681L..53C

[3] Reichard, T.A.; Heckman, T.M. The Lopsidedness of Present-Day Galaxies: Connections to the Formation of Stars, the Chemical Evolution of Galaxies, and the Growth of Black Holes (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 2009. — January (vol. 691, no. 2). — P. 1005—1020. — doi:10.1088/0004-637X/691/2/1005. — arXiv:0809.3310.

[4] Intense and short-lived (неопр.). Дата обращения: 29 июня 2015. Архивировано 6 июля 2015 года.

[5] Архивированная копия (неопр.). Дата обращения: 18 июня 2022. Архивировано 16 марта 2016 года.

[Barkeretal2008-6] Barker, S.; de Grijs, R.; Cerviño, M. Star cluster versus field star formation in the nucleus of the prototype starburst galaxy M 82 (англ.) // Astronomy and Astrophysics : journal. — 2008. — Vol. 484, no. 3. — P. 711—720. — doi:10.1051/0004-6361:200809653. — Bibcode: 2008A&A...484..711B. — arXiv:0804.1913.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]