Starburst Galaxies Hotbeds of Star Formation

El universo está lleno de galaxias, que están llenas de estrellas. En algún momento de su vida, cada galaxia se erizó con la formación de estrellas en vastas nubes de gas hidrógeno. Incluso hoy en día, algunas galaxias parecen tener más de la cantidad habitual de actividad de nacimiento de estrellas y los astrónomos quieren saber por qué. Había tantas estrellas naciendo en algunas galaxias en épocas anteriores que probablemente parecían explosiones de fuegos artificiales cósmicos. Los astrónomos se refieren a estos focos de nacimiento de estrellas como "galaxias de estallido estelar".

Conclusiones clave: Starburst Galaxies

• Las galaxias Starburst son galaxias donde las altas tasas de formación estelar se han producido muy rápidamente..
• Casi todos los tipos de galaxias pueden sufrir eventos de explosión estelar si las condiciones son correctas.
• Los astrónomos saben que las galaxias de estallido estelar a menudo están involucradas en fusiones que mezclan estrellas y gas. Las ondas de choque empujan el gas, lo que desencadena la actividad del estallido estelar.

Las galaxias Starburst tienen tasas inusualmente altas de formación estelar, y esas explosiones duran poco tiempo durante la larga vida de la galaxia. Esto se debe a que la formación de estrellas quema rápidamente las reservas de gas de la galaxia..

Es probable que la explosión repentina del nacimiento de una estrella sea provocada por un evento específico. En la mayoría de los casos, una fusión de galaxias hace el truco. Es entonces cuando dos o más galaxias se unen en una larga danza gravitacional y eventualmente se fusionan. Durante la fusión, los gases de todas las galaxias involucradas se mezclan. La colisión envía ondas de choque a través de esas nubes de gas, que comprimen los gases y provocan explosiones de formación estelar.. 

Propiedades de las galaxias Starburst

Las galaxias Starburst no son un tipo "nuevo" de galaxia, sino simplemente una galaxia (o galaxias mezcladas) en una fase particular de su evolución. Aun así, hay algunas propiedades que se muestran en la mayoría de las galaxias Starburst:

• una tasa de formación estelar muy rápida. Estas galaxias producirán estrellas a tasas muy superiores a la tasa promedio de la mayoría de las galaxias "regulares";
• disponibilidad de gas y polvo. Algunas galaxias pueden tener tasas de formación estelar más altas de lo normal simplemente debido a sus altos volúmenes de gas y polvo. Sin embargo, algunas galaxias de estallido estelar no tienen las reservas para justificar por qué tendrían tasas tan altas de formación estelar, por lo que las fusiones pueden no ser la única explicación;
• la tasa de formación de estrellas es inconsistente con la edad de la galaxia. El punto principal es que la tasa actual de formación de estrellas no podría haber sido constante desde la formación de la galaxia dada su edad. Una galaxia más vieja simplemente no tendría suficiente gas para mantener la acción del nacimiento de estrellas durante miles de millones de años. En algunas galaxias de estallido estelar, los astrónomos ven un repentino estallido de nacimiento de estrellas, y a menudo la explicación es una fusión o un encuentro casual con otra galaxia..

Los astrónomos a veces también comparan la tasa de formación de estrellas en una galaxia en relación con su período de rotación. Si, por ejemplo, la galaxia agota todo su gas disponible durante una rotación de la galaxia (dada la alta tasa de formación de estrellas), entonces puede considerarse una galaxia de estallido estelar. La Vía Láctea gira una vez cada 220 millones de años; algunas galaxias van mucho más despacio, otras más rápido.

Otro método ampliamente aceptado para ver si una galaxia es un estallido estelar es comparar la tasa de formación de estrellas con la edad del universo. Si la tasa actual agotara todo el gas disponible en menos tiempo que 13.7 mil millones de años, entonces es posible que una galaxia dada pueda estar en un estado de estallido estelar. 

Imagen anotada que muestra deslumbrantes rasgos parecidos a los párpados estallando con estrellas en la galaxia IC 2163. Un tsunami de estrellas y gas desencadenado por una colisión con la galaxia NGC 2207 (una parte de su brazo espiral se muestra en el lado derecho de la imagen). La imagen de ALMA del monóxido de carbono (naranja), que reveló el movimiento del gas en estas características, se muestra en la parte superior de la imagen del Hubble (azul) de la galaxia. M. Kaufman; B. Saxton (NRAO / AUI / NSF); ALMA (ESO / NAOJ / NRAO); Telescopio espacial Hubble de la NASA / ESA

Tipos de galaxias Starburst

La actividad del estallido estelar puede ocurrir en galaxias que van desde espirales hasta irregulares. Los astrónomos que estudian estos objetos los clasifican en subtipos que ayudan a describir sus edades y otras características. Los tipos de galaxias de Starburst incluyen:

• Galaxias Wolf-Rayet: definido por su proporción de estrellas brillantes que caen en la clasificación Wolf-Rayet. Las galaxias de este tipo tienen regiones de fuerte viento estelar, impulsadas por las estrellas Wolf-Rayet. Esos monstruos estelares son increíblemente masivos y luminosos y tienen tasas muy altas de pérdida de masa. Los vientos que producen pueden colisionar con regiones de gas e impulsar una rápida formación de estrellas..
• Galaxias azules compactas: galaxias de baja masa que alguna vez se pensó que eran galaxias jóvenes, que recién comenzaban a formar estrellas. Sin embargo, generalmente contienen poblaciones de estrellas muy antiguas. Esa suele ser una buena pista de que la galaxia es bastante vieja. Los astrónomos ahora sospechan que las galaxias compactas azules son en realidad el resultado de fusiones entre galaxias de diferentes edades. Una vez que chocan, la actividad del estallido estelar aumenta y enciende las galaxias..
• Galaxias infrarrojas luminosas: galaxias oscuras y ocultas que son difíciles de estudiar porque contienen altos niveles de polvo que pueden oscurecer la observación. Por lo general, la radiación infrarroja detectada por los telescopios se usa para penetrar el polvo. Eso proporciona pistas para aumentar la formación de estrellas. Se ha descubierto que algunos de estos objetos contienen múltiples agujeros negros supermasivos, que pueden detener la formación de estrellas. El aumento en el nacimiento de estrellas en tales galaxias tiene que ser el resultado de una fusión de galaxias reciente..

Causa del aumento de la formación estelar

Aunque la fusión de las galaxias se señala como la principal causa del nacimiento de estrellas en estas galaxias, los procesos exactos no se comprenden bien. En parte, esto se debe al hecho de que las galaxias Starburst vienen en muchas formas y tamaños, por lo que puede haber más de una condición que conduzca a una mayor formación de estrellas. Sin embargo, para que se forme una galaxia de estallido estelar, debe haber mucho gas disponible para generar las nuevas estrellas. Además, algo debe perturbar el gas, para comenzar el proceso de colapso gravitacional que conduce a la creación de nuevos objetos. Esos dos requisitos llevaron a los astrónomos a sospechar fusiones de galaxias y ondas de choque como dos procesos que pueden conducir a galaxias de estallido estelar. 

Centaurus Una galaxia tiene un agujero negro masivo en su corazón que engulle activamente material. Las acciones de tales núcleos galácticos activos pueden desempeñar un papel en los estallidos estelares en las galaxias..  ESO / WFI (Óptico); MPIfR / ESO / APEX / A.Weiss et al. (Submilímetro); NASA / CXC / CfA / R.Kraft et al. (Radiografía)

Otras dos posibilidades para la causa de las galaxias Starburst incluyen:

• Núcleos galácticos activos (AGN): Prácticamente todas las galaxias contienen un agujero negro supermasivo en su núcleo. Algunas galaxias parecen estar en un estado de alta actividad, donde el agujero negro central está expulsando cantidades masivas de energía. Existe una gran cantidad de evidencia que demuestra que la presencia de un agujero negro de este tipo puede amortiguar la actividad de formación de estrellas. Sin embargo, en el caso de estos llamados núcleos galácticos activos, también pueden, en las condiciones adecuadas, desencadenar una rápida formación de estrellas, ya que la acumulación de materia en un disco y su eventual expulsión del agujero negro puede crear ondas de choque que podrían desencadenar formación estelar.
• Altas tasas de supernova: Las supernovas son eventos violentos. Si la tasa de explosiones aumenta debido a la presencia de un número muy alto de estrellas envejecidas en un área compacta, las ondas de choque resultantes pueden comenzar a aumentar rápidamente la formación de estrellas. Sin embargo, para que ocurra tal evento, las condiciones tendrían que ser ideales; más que en las otras posibilidades enumeradas aquí.

Una supernova puede empujar nubes de gas cercano alrededor para estimular cantidades limitadas de nacimiento de estrellas. Esta supernova se muestra en una vista del telescopio espacial Hubble del remanente de supernova de la Nebulosa del Cangrejo. NASA / ESA / STScI

Las galaxias Starburst siguen siendo un área activa de investigación por astrónomos. Cuanto más encuentran, mejores científicos pueden describir las condiciones reales que conducen a las brillantes explosiones de formación estelar que pueblan estas galaxias..