Galaxia infrarroja luminosa

Las galaxias infrarrojas luminosas o LIRG son galaxias con luminosidades superiores a 10 ¹¹ L _☉ . También se las conoce como galaxias submilimétricas (SMG) debido a su método de detección habitual. Las LIRG son más abundantes que las galaxias con brotes estelares , las galaxias Seyfert y los objetos cuasiestelares con luminosidad comparable. 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 mayor que la del Sol . 

Las galaxias con luminosidades superiores a ^10¹² L☉ se conocen como galaxias infrarrojas ultraluminosas (ULIRG). Las galaxias que superan _{los 10¹³} L☉ se caracterizan como galaxias infrarrojas hiperluminosas (HyLIRG). Aquellas que superan los _10¹⁴ ^L☉ son galaxias ^{infrarrojas extremadamente luminosas (ELIRG). Muchas de las LIRG y ULIRG muestran interacciones y perturbaciones. Muchas de estas galaxias generan alrededor de 100 estrellas nuevas al año ,} en comparación con la Vía Láctea , que genera solo una al año; esto contribuye a crear el alto nivel de luminosidad.   

Las galaxias infrarrojas originalmente parecían ser espirales únicas y ricas en gas cuya luminosidad infrarroja se creaba principalmente 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 una LIRG también puede provenir de la presencia de un núcleo galáctico activo (AGN) en su centro. ^{[ 4 ] [ 5 ]} Finalmente se descubrió que muchas LIRG son en realidad fusiones de dos o más galaxias espirales ricas en gas, y la proporción de fusiones con respecto a las que no lo son aumenta con el incremento de la luminosidad infrarroja. ^{[ 6 ]}

Estas galaxias emiten más energía en la porción infrarroja del espectro, no visible a simple vista. La energía emitida por las LIRG es comparable a la de un cuásar (un tipo de AGN), que antes se conocía como el objeto más energético del universo. ^{[ 7 ]}

Las galaxias LIRG (radioluminiscencia estimulada por láser) 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 las galaxias LIRG existen en partes más densas del universo que las galaxias que no son LIRG.

Las LIRG también pueden convertirse en galaxias infrarrojas ultraluminosas ( ULIRG ), pero no todas las LIRG se convierten en ULIRG, por lo que no hay una escala de tiempo clara en la que esto ocurra. Los estudios han demostrado que las ULIRG tienen más probabilidades de contener un AGN que las LIRG ^{[ 9 ].}

Según un estudio, una ULIRG es solo una parte de un escenario de fusión evolutiva de galaxias . 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 bulbo , se fusionan para formar una fusión en etapa temprana. Una fusión en etapa temprana en este caso también puede identificarse como una LIRG. Después de eso, se convierte en una fusión en etapa tardía, que es una ULIRG. Luego se convierte en un cuásar y en la etapa final de la evolución se convierte en una galaxia elíptica . ^{[ 7 ]} Esto puede evidenciarse 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 hiperluminosas infrarrojas ( HyLIRG ), también conocidas como HiLIRG y HLIRG , se consideran algunos de los objetos persistentes más luminosos del Universo, con tasas de formación estelar extremadamente altas , y se sabe que la mayoría albergan núcleos galácticos activos (AGN). Se definen como galaxias con luminosidades superiores a 10¹³ ^L☉ , [ ^{10 ] a} diferencia de la población menos luminosa de ULIRG (L = 10¹² _– ^10¹³ L☉ ⁾ _. Las HLIRG se identificaron por primera vez mediante observaciones de seguimiento de la misión IRAS . ^{[ 11 ] [ 12 ]}

IRAS F10214+4724, una HyLIRG que está siendo afectada por una lente gravitacional de una galaxia elíptica en primer plano , ^{[ 13 ]} fue considerada uno de los objetos más luminosos del Universo con una luminosidad intrínseca de ~ 2 × 10 ¹³ L _☉ . ^{[ 14 ]} Se cree que la luminosidad bolométrica de esta HLIRG probablemente se amplifica por un factor de ~30 como resultado de la lente gravitacional.

Se ha descubierto que la mayor parte (~80%) del espectro infrarrojo medio de estos objetos está dominado por la emisión de AGN. Sin embargo, se sabe que la actividad de brote estelar (SB) es significativa en todas las fuentes conocidas, con una contribución media de SB de ~30%. ^{[ 15 ]} Se ha demostrado que las tasas de formación estelar en HLIRG alcanzan ~ 3×10 ² – 3×10 ³ M _☉ año ⁻¹ . ^{[ 16 ]}

La galaxia infrarroja extremadamente luminosa WISE J224607.57-052635.0 , con una luminosidad de 300 billones de soles, fue descubierta por el Explorador de Sondeo Infrarrojo de Campo Amplio (WISE) de la NASA y, hasta mayo de 2015, era la galaxia más luminosa encontrada hasta entonces. Esta galaxia pertenece a una nueva clase de objetos descubiertos por WISE: las galaxias infrarrojas extremadamente luminosas (ELIRG).

La luz de la galaxia WISE J224607.57-052635.0 ha viajado durante 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.

Existen tres razones por las que los agujeros negros en las 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 y se calienta, emitiendo luz. La presión de la luz emitida empuja el gas hacia afuera, creando un límite a la velocidad a la que el agujero negro puede absorber materia continuamente. Si un agujero negro superara este límite, teóricamente podría aumentar de tamaño rápidamente. Se ha observado previamente que los agujeros negros superan este límite; el agujero negro del estudio habría tenido que superarlo repetidamente para alcanzar este tamaño. Tercero, los agujeros negros podrían estar doblando este límite, absorbiendo gas más rápido de lo que se creía posible, si el agujero negro no gira rápidamente. Si un agujero negro gira lentamente, no repelerá tanto la absorción de gas. Un agujero negro que gira lentamente puede absorber más materia que uno que gira rápidamente. Los agujeros negros masivos en las ELIRG podrían estar absorbiendo materia durante un tiempo más prolongado.

Se han descubierto veinte nuevas galaxias ELIRG, incluida la galaxia más luminosa encontrada 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. ^{[ 17 ] [ 18 ]} Se ha observado que una de ellas tiene tres áreas de formación estelar. ^{[ 19 ]}

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

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  WISE J224607.57-052635.0 es la galaxia más luminosa del universo (representación artística). ^{[ 29 ] [ 30 ]}
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  Galaxia de Sudamérica tomada por el Telescopio Espacial Hubble ^{[ 31 ]}
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  2MASX J05210136-2521450 . ^{[ 32 ]}
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  ^Galaxia infrarroja luminosa NGC 5010. ^{[ 33} ]
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  Galaxia infrarroja ultraluminosa IRAS 19297-0406
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  Galaxia infrarroja luminosa MCG-03-04-014 ^{[ 34 ]}

• Galaxias extremas cercanas vinculadas a orígenes humildes (SpaceDaily) 7 de junio de 2006
• Cómo hornear una galaxia (SpaceDaily) 19 de junio de 2006
• El Gran Observatorio de Sondeos de Luz de Todo el Cielo (LIRG)