光り輝く赤外線銀河

高光度赤外線銀河（LIRG）は、10 ¹¹ L _☉を超える光度を持つ銀河です。通常の検出方法では、サブミリ波銀河（SMG）とも呼ばれます。LIRG は、同程度の光度を持つスターバースト銀河、セイファート銀河、準恒星天体よりも多く存在します。赤外線銀河は、他のすべての波長を合わせたよりも多くのエネルギーを赤外線で放出します。^{[ 1 ]} LIRG の光度は、太陽の 1000 億倍です。 

10 ¹² L☉_を超える光度を持つ銀河は、超高光度赤外線銀河 (ULIRG) として知られています。10 13 L☉ を超える銀河は_、超高^光度赤外線銀河 (HyLIRG) として特徴付けられます。10 14 L☉ を超える銀河は、極めて高_光度^{な赤外線銀河 (ELIRG) です。多くの LIRG と ULIRG は、相互作用や破壊を示しています。これらのタイプの銀河の多くは、}天の川銀河が年に 1 つしか新しい星を生成しないのに対し、年間約 100 個の新しい星を生成しており、これが高い光度を生み出すのに役立っています。   

赤外線銀河は当初、ガスを豊富に含む単一の渦巻銀河であり、その赤外線光度は主に内部での星形成によって生み出されていると考えられていました。 ^{[ 2 ]}これらのタイプの銀河は、1983 年にIRASによって発見されました。^{[ 3 ]} LIRG の過剰な赤外線光度は、中心に存在する活動銀河核(AGN)の存在にも起因する可能性があります。 ^{[ 4 ] [ 5 ]}最終的に、多くの LIRG は実際には 2 つ以上のガスを豊富に含む渦巻銀河の合体であり、合体した銀河の割合は赤外線光度の増加とともに増加することがわかりました。^{[ 6 ]}

これらの銀河は、肉眼では見えない赤外線領域でより多くのエネルギーを放出します。LIRGから放出されるエネルギーは、かつて宇宙で最もエネルギーの高い天体として知られていたクエーサー（AGNの一種）のエネルギーに匹敵します。^{[ 7 ]}

LIRGは、可視光が大量のガスと塵によって吸収され、塵が赤外線スペクトルで熱エネルギーを再放出するため、可視光スペクトルよりも赤外線スペクトルで明るく見える。

LIRGは、非LIRGよりも宇宙のより密度の高い領域に存在することが知られている。

LIRG は超高光度赤外線銀河( ULIRG )になる可能性もあるが、すべての LIRG が ULIRG になるわけではないため、これが起こる明確な時間スケールはない。研究によると、ULIRG はLIRG よりもAGN を含む可能性が高いことが示されている^{[ 9 ]。}

ある研究によると、ULIRGは進化する銀河合体シナリオの一部にすぎない。本質的には、星、ガス、塵を含む平らな回転円盤とバルジとして知られる中心の星の集中部からなる2つ以上の渦巻銀河が合体して初期段階の合体を形成する。この場合の初期段階の合体はLIRGとしても識別できる。その後、後期段階の合体、つまりULIRGになる。次にクエーサーになり、進化の最終段階では楕円銀河になる。^{[ 7 ]}これは、楕円銀河の星は進化の初期段階で見られる星よりもはるかに古いという事実によって証明できる。

超高輝度赤外線銀河( HyLIRG ) は、 HiLIRGやHLIRGとも呼ばれ、宇宙で最も明るい恒常的な天体の一つと考えられており、極めて高い星形成率を示し、そのほとんどは活動銀河核(AGN) を宿していることが知られています。これらは、 10 ¹³ L _☉^{を超える光度を持つ銀河として定義され、ULIRG (L = 10 12} – 10 ¹³ L _☉ ⁾のより低い光度を持つ集団とは区別されます。HLIRG は^、 IRASミッションの追跡観測によって初めて特定されました。^{[ 11 ] [ 12 ]}

前景の楕円銀河によって重力レンズ効果を受けているHyLIRGであるIRAS F10214+4724 ^{[ 13 ]}_は、固有光度が約2×10¹³ ^L☉である宇宙で最も明るい天体の1つと考えられていました^{[ 14 ]}。このHLIRGの全光度は、重力レンズ効果の結果として約30倍に増幅されていると考えられています。

これらの天体の近赤外線スペクトルの大部分（約80%）はAGN放射が支配的であることがわかっています。しかし、スターバースト（SB）活動は既知のすべての天体で重要であり、平均的なSB寄与は約30%であることが知られています。^{[ 15 ] HLIRGにおける星形成率は約3×10 2}～3×10 ³ M _☉ yr ⁻¹に達することが示されています。^{[ 16 ]}

極めて明るい赤外線銀河WISE J224607.57-052635.0は、300兆太陽の光度を持ち、NASAの広視野赤外線探査機（WISE）によって発見されました。2015年5月現在、この銀河は発見された中で最も明るい銀河です。この銀河は、WISEによって発見された新しい種類の天体、極めて明るい赤外線銀河（ELIRG）に属します。

WISE J224607.57-052635.0銀河からの光は、125億年もの歳月を経てきた。この銀河の中心にあるブラックホールは、宇宙が現在の年齢138億年の10分の1（13億年）だった頃、太陽の数十億倍もの質量を持っていた。

ELIRGのブラックホールが巨大である可能性のある理由は3つあります。第一に、初期段階のブラックホールが考えられていたよりも大きい可能性があります。第二に、エディントン限界を超えている可能性があります。ブラックホールが物質を取り込む際、ガスが落下して加熱され、光を放出します。放出された光の圧力によってガスが外側に押し出され、ブラックホールが物質を連続的に吸収できる速度に限界が生じます。ブラックホールがこの限界を破ると、理論的には急速に大きくなる可能性があります。これまでにもブラックホールがこの限界を破る現象が観測されています。今回の研究対象となったブラックホールは、これほど大きくなるには、この限界を繰り返し破る必要があったと考えられます。第三に、ブラックホールの回転速度が速くない場合、ブラックホールは単にこの限界を曲げているだけで、考えられていたよりも速くガスを吸収している可能性があります。ブラックホールの回転速度が遅い場合、ガスの吸収をそれほど反発しません。回転速度の遅いブラックホールは、回転速度の速いブラックホールよりも多くの物質を吸収できます。ELIRGの巨大ブラックホールは、より長い時間物質を吸収している可能性があります。

これまでに発見された中で最も明るい銀河を含む、20個の新しいELIRGが発見されました。これらの銀河は、距離が遠いことと、塵が可視光を赤外線に変換してしまうため、これまで発見されませんでした。^{[ 17 ] [ 18 ]}そのうち の1つは、3つの星形成領域があることが観測されています。^{[ 19 ]}

注目すべきLIRG、ULIRG、HyLIRG、ELIRGの例をいくつか挙げます。

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  WISE J224607.57-052635.0は宇宙で最も明るい銀河です (想像図)。^{[ 29 ] [ 30 ]}
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  ハッブル宇宙望遠鏡で撮影された南米銀河^{[ 31 ]}
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  2MASX J05210136-2521450。^{[ 32 ]}
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  明るい赤外線銀河NGC 5010。^{[ 33 ]}
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  超高輝度赤外線銀河IRAS 19297-0406
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  高輝度赤外線銀河MCG-03-04-014 ^{[ 34 ]}

• 近傍の極端銀河は、ささやかな起源と関連している（SpaceDaily）2006年6月7日
• 銀河を焼く方法（スペースデイリー）2006年6月19日
• グレート・オブザーバトリー全天LIRGサーベイ