Как са захранвани инфрачервените галактики?

   Как са захранвани Инфрачервените Галактики? Защо те са толкова лъчисти в инфрачервения спектър? Това са въпроси, на които учените все още не са отговорили еднозначно. Има теории и предположения, някои от тях подплътени с наскорошни наблюдения, но дали можем да кажем, че знаем всичко за този странен вид галактики?

   Определението, което сме дали за "Светещите Инфрачервени Галактики" е, че те са галактики със звездна светимост, мярка за тяхната яркост, по-голяма от 10^11. Знаем, че те излъчват повече енергия в инфрачервения спектър, отколкото във всички останали дължини на вълните взети заедно. Тяхната светимост е 100 милиарда пъти по-голяма от тази на Слънцето. Галактики със звездна светимост над 10^12 пък наричаме Ултра Светещи Инфрачервени Галактики. Много от тези галактики създават по около 100 нови звезди на година, сравнено с 1 нова звезда на година, раждаща се в нашата галактика Млечен Път.

   Инфрачервените галактики са единични, богати на газ спирални галактики, които според учените са толкова ярки в инфрачервения спектър заради засиленото формиране на нови звезди в тях. Все пак светимостта на някои от тези галактики е породена от тяхното Активно Галактическо Ядро. То е разположено в компактен регион в центъра на галактиката и има по-висока от нормалната светимост. Емисиите на Активните Галактически Ядра са наблюдавани в радио, инфрачервените, оптичните, ултравиолетовите, рентгеновите и гама лъчевите дължини на вълните. Тези галактики са открити през 1983 година с помощта на телескопа IRAS ( Infrared Astronomical Satellite). В някои случаи светимостта на Инфрачервените галактики може да се дължи на региони със засилена звездна формация, а в други на Активно Галактическо Ядро. Излъчваната енергия от тези галактики е сравнима с тази излъчвана от квазарите, досега познати като най-високоенергетичните обекти във вселената. Причината да не можем да наблюдаваме светлината излъчвана от тези галактики е, че те са много богати на газове, които абсорбират светлината и след това я излъчват наново в инфрачервения спектър. Известно е, че голяма част от галактиките с такава голяма яркост имат активни черни дупки в своя център. За Ултра Светещите Инфрачервени Галактики е установено, че е още по-вероятно да имат Активно Галкатическо Ядро, отколкото обикновените Светещи Инфрачервени Галактики.

   Според едно изследване Ултра Светещите Инфрачервени Галактики са част от сценарий на галактическо сливане. В общи линии 2 или повече спирални галактики, съставени от плосък въртящ се диск от звезди, прах и газ и притежаващи централно разположени звездни купове, се сливат в една обща галактика. Съответно тяхната яркост е повишена от по-големия брой новоформиращи се звезди, вследствие на сблъсъка. В същото време черната дупка в центъра се захранва от прииждащия газ и се закрива от заобикалящия я прах. С течение на времето "горивото" привършва, като това довежда до спад в инфрачервената светимост и разкриване на активното ядро. Ние наблюдаваме подобна система като квазар. Евентуално накрая черната дупка изчерпва всички налични запаси от газ и прах и престава да бъде активна, като системата се превръща в елиптична галактика. Това може да бъде доказано от факта, че звездите в елиптичните галактики са много по-стари от тези в останалите.

   Използването на сателитът IRAS през 1983 година е било първото цялостно наблюдение на небето, използвайки се инфрачервени дължини на вълните. По време на 10 месечната мисия са били наблюдавани повече от 250 000 инфрачервени източника, като много от тях не са били засичани в предишни наблюдения. Сега е ясно, че големият брой открити такива обекти е заради голямата разпространеност на Светещите Инфрачервени Галактики във вселената.

   Картината на еволюция на галактиките изглежда обяснява много от наблюдаваните обекти в близките региони на вселената. Но въпросът дали това важи и за галактиките в ранната вселена остава мистерия. Изстрелването на космическия телескоп Спитцер през 2003 година и на телескопа Хершел през 2009 година започват да разкриват отговорът на този въпрос. Тези апарати наблюдават светлината в инфрачервения й спектър и всеки от тях е по-чувствителен и с по-добра резолюция от предшествениците си. Резултатите от Спитцер показват, че инфрачервените галактики са по-често срещани в отдалечените райони на вселената. Всъщност въпреки, че те са рядко срещани в близост до нас, в някой момент от времето те са били преобладаващи. Щом тези галактики са били толкова често срещани в историята на вселената, явно са изиграли важна роля в еволюцията на галактиките и във формирането на вселената, която наблюдаваме в близост до нас.

   Въпросът, който възниква тук е дали тези отдалечени инфрачервени галактики имат същите свойства, като по-близките до нас? Дали всички те са резултат от сблъсък на галактики, както показват близките до нас, или тяхната невероятна светимост е причинена от нещо друго? Дали те също са приютили хранещи се с прах и газ черни дупки? Определено има причини да вярваме, че в ранната вселена може да са действали различни процеси. Много изследвания използващи изображения на дълбокия космос, заснети от космическия телескоп Хъбъл, откриха смесица от галактически форми и свойства - някой от сблъскващи се галактики, други не. Други наблюдения показаха, че галактиките в ранната вселена, може би са съдържали много повече газ и прах от тези днес, предоставяйки много по-голям резерв от материал за формиране на нови звезди - с или без сблъсъци на отделни галактики.