Galàxia d'esclat d'estrelles

Una galàxia Starburst o galàxia esclat d'estrelles és una galàxia amb una taxa excepcionalment alta de formació estel·lar, comparada a la taxa de formació estel·lar comú en la majoria de les galàxies. S'ha observat que les galàxies entre en períodes d'esclat de formació estel·lar després de processos de col·lisió o encontres amb altres galàxies properes. La taxa de formació d'estrelles en aquest tipus de galàxies tan alta que consumirien les reserves de gas per a la formació d'estrelles molt ràpidament; és per això, que se suposa que els esclats de formació estel·lar són temporals. Exemples de galàxies desclat d'estrelles són M82, les Galàxies de les Antenes, i IC 10.

Les Galàxies de les Antenes són un bon exemple d'una galàxia Starburst provinent de la col·lisió d'NGC 4038/NGC 4039. Credit: NASA/ESA

Definicions de starburst

No existeix una única definició àmpliament acceptada. No obstant això, es tenen en consideració com a mínim els següents tres factors:

1. La taxa de conversió de gas en estrelles (La taxa de formació estel·lar)
2. La quantitat de gas disponible per a la formació estel·lar
3. La comparació del període de formació estel·lar amb l'edat o el període de rotació de la galàxia.

Algunes definicions inclouen:

• La formació estel·lar continuada amb l'actual taxa de formació exhauriria la reserva de gas disponible en molt menys temps que l'edat de l'univers (temps de Hubble). Seria el cas d'un veritable esclat d'estrelles.
• La formació estel·lar continuada amb l'actual taxa de formació exhauriria la reserva de gas disponible en molt menys temps que l'edat dinàmica de la galàxia (possiblement el temps d'una rotació del disc galàctic).
• L'actual taxa, normalitzada gràcies a la taxa mitjana de la galàxia anterior a l'esclat és molt més gran que la unitat. La taxa està referida com paràmetre de la taxa de naixement.

Mecanismes que produeixen l'esclat d'estrelles (Starburst)

Per iniciar un starburst és necessari concentrar un gran quantitat de gas molecular fred en un petit volum. Aquestes concentracions i pertorbacions són probablement les causants del fenomen de starburst global en la major part de les fusions de galàxies. Tot i que encara no ha estat del tot determinat el mecanisme exacte.

Les dades observacionals han mostrat fa temps que existeix un esclat del disc de formació estel·lar en galàxies en fusió o interacció. També es creu que les interaccions entre galàxies properes que, de fet, no estan en procés de fusió poden produir modes de rotació inestables que condueixen el gas cap al nucli, produint-hi l'esclat de formació estel·lar.

Tipus de starburst

La classificació d'aquest tipus de galàxies no és fàcil, ja que no representen un tipus específic en si mateixes. L'starburst pot succeir en galàxies espirals, i galàxies irregulars sovint exhibeixen nodes de starburst, sovint estès per tota la galàxia irregular. No obstant això, alguns astrònoms han proposat diferents subtipus de starburst:

• Les galàxies compactes blaves. Aquestes galàxies són sovint de massa baixa i baixa metal·licitat. És a dir, són pobres en pols i contenen un gran nombre d'estrelles joves calentes. El que implica que són lluminoses dins el blau i l'ultraviolat. Al principi es va pensar que aquest tipus de galàxies eren de fet galàxies joves en procés de formació de la primera generació d'estrelles, el que explicaria la poca quantitat de metall. No obstant això, s'han trobat velles poblacions estel·lars en la majoria de les galàxies compactes blaves, i es pensa que la barreja pot explicar aquesta manca de pols i metalls. La majoria d'aquestes galàxies mostren traces d'interacció recent. Entre les galàxies blaves més estudiades es troben I Zwicky 18 (la galàxia més pobre en metalls mai descoberta), ESO338-IG04, i Haro11.

• Galàxies ultralluminoses en infraroig. Aquestes galàxies tenen generalment molta pols. La radiació ultraviolada produïda per la formació estel·lar enfosquida és absorbida per la pols i reradiada en l'espectre infraroig a longituds d'ona al voltant dels 100 micròmetres. Això explicaria el seu color vermell. No està completament demostrar que la radiació ultraviolada sigui produïda només per la formació estel·lar i alguns astrònoms pensen que en part està produïda per nuclis galàctics actius. L'observació amb raigs X de moltes d'aquestes galàxies que penetren la pols suggereixen que molts starbursts són sistemes de dos nuclis, donant suport a la hipòtesi que aquestes galàxies són provocades per la formació estel·lar de grans fusions. Una galàxies d'aquest tipus seria Arp 220.

• Galàxies de Wolf-Rayet, on la major part de les estrelles brillants són estrelles de Wolf-Rayet.

Els ingredients d'un starburst

En primer lloc, un starburst ha de disposar d'una gran quantitat de gas per tal de formar estrelles. L'esclat es produiria per un encontre amb una altra galàxia (com M81/M82), una col·lisió amb una altra galàxia (com a les galàxies de les antenes), o per un altre procés que forcés la materia cap al centre de la galàxia (com una barra estel·lar).

L'interior de l'starbusrt és un ambient extrem. La gran quantiat de gas significa la formació d'estrelles molt massives. Les estrelles joves i calentes ionitzen el gas (principalment hidrogen) creant regions HII. Grups d'estrelles molt calentes es coneixen amb associacions OB. Aquestes estrelles cremen d'una manera ràpida i brillant, i són força propenses a explotar en forma de supernova al final de la seva vida. Després de l'explosió de supernova, el material ejectat s'expandeix i es converteix en un romanent de supernova. Aquests romanents interaccionen amb el medi interestel·lar de l'starburst i pot ser l'espai de màsers naturals.

L'estudi de galàxies starburst pot ajudar a determinar la història de la formació de la galàxia i de la seva evolució. Un gran nombre de galàxies molt distants vistes, per exemple, en espai profund Hubble se saben que són starburst, però es troben massa lluny per a ser estudiades en detall. Observant els exemples propers i explorant les seves característiques es poden fer una idea d'allò que passava en les primeres etapes de l'univers, ja que la llum que veiem d'aquestes galàxies llunyanes va sortir quan l'univers era molt més jove. No obstant això, les galàxies starburst semblen ser força rares en el nostre univers local, i són més comunes més lluny de nosaltres, el que indicaria que hi havia moltes més ara fa bilions d'anys. Totes les galàxies eren més properes llavors, i per tant era molt més probable que fossin influenciades per les respectives gravetats. Encontres més freqüents produirien més starburst, ja que la forma de les galàxies evoluciona amb l'expansió de l'univers.

Starbursts coneguts

M82 'és l'arquetipus de galàxies starburst. El seu alt grau de formació estel·lar és degut a un encontre amb la galàxia espiral veïna M81. Mapes de la regió fets per ràdiotelescopis mostren grans efusions d'hidrogen neutre connectant les dues galàxies, també a conseqüència de l'encontre. Les imatges de ràdio de la zona central d'M82 també mostra un gran nombre de romanent de joves supernoves, abandonats quan les estrelles més massives creades en l'esclat d'estrelles va arribar a la fi. Les antenes és un altre sistema starburst ben conegut.fotografia de Hubble

Referències

• «Chandra :: Field Guide to X-ray Sources :: Starburst Galaxies». chandra.harvard.edu. [Consulta: 29 desembre 2007].

Vegeu també

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Galàxia d'esclat d'estrelles

• Radiogalàxia