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발광적외선은하

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목차

1. 개요

발광적외선은하는 적외선 파장에서 매우 밝게 빛나는 은하를 의미하며, 별의 격렬한 형성이나 활동 은하핵(AGN)의 활동으로 인해 적외선 광도가 크게 증가한 특징을 보인다. 1983년 IRAS에 의해 처음 발견되었으며, 적외선 파장에서 1011 L☉에서 1013 L☉ 이상의 에너지를 방출하는 LIRG, ULIRG, HyLIRG, ELIRG로 분류된다. 이들은 은하 간의 상호 작용이나 병합 과정에서 나타나며, 가시광선보다 적외선에서 더 밝게 빛나는 경향이 있다. 특히 극대발광적외선은하인 WISE J224607.57-052635.0은 현재까지 발견된 가장 밝은 은하로 알려져 있다.

더 읽어볼만한 페이지

  • 활동은하 - 활동은하핵
    활동은하핵(AGN)은 은하 중심부에서 발생하는 강력한 에너지 방출 현상으로, 초대질량 블랙홀로의 물질 강착을 에너지원으로 하며, 퀘이사, 세이퍼트 은하 등 다양한 유형으로 분류된다.
  • 활동은하 - 폭발적 항성생성 은하
    폭발적 항성생성 은하는 가스의 빠른 별 변환 속도, 가스 양, 은하의 나이 등을 기준으로 정의되며, 은하 간 상호작용, 가스 유입 등 다양한 요인에 의해 촉발되어 무거운 별들이 형성되고 초신성 폭발과 같은 현상이 발생한다.
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  • 천문학에 관한 - 적외선
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발광적외선은하
개요
종류은하
광도태양 광도의 1011 ~ 1014 배
다른 이름LIRG (영어 약자)
설명먼지로 가려진 별 형성으로 인해 극히 높은 광도를 가지는 적외선 스펙트럼에서 방출하는 은하
세부 유형
광도에 따른 분류광도 1011 L☉ 이상: 광도 적외선 은하 (LIRG)
광도 1012 L☉ 이상: 초광도 적외선 은하 (ULIRG)
광도 1013 L☉ 이상: 극초광도 적외선 은하 (HLIRG)
광도 1014 L☉ 이상: 초극초광도 적외선 은하 (HyLIRG)
특징
에너지원격렬한 별 형성
활동 은하 핵 (AGN)
별 형성률연간 수십에서 수백 태양 질량
먼지 온도약 40 ~ 80 켈빈
먼지 질량약 107 ~ 108 태양 질량
형태종종 상호작용 은하 또는 합병 은하로 나타남
불규칙한 형태를 가짐
중요성
은하 진화은하 진화의 중요한 단계로 여겨짐
우주 기여우주 적외선 배경의 상당 부분 기여
예시
대표적인 예시아프 220

2. 기원과 진화

적외선은하는 별의 형성을 통해 적외선 광도가 크게 증가한 가스 풍부 나선 은하로 보인다.[29] 그러나 일부 은하들의 광도는 활동은하핵(AGN)에서 기원한 것이다. AGN은 은하 중심에 있는 왜소한 영역으로, 전파, 적외선, 가시광선, 자외선, X-선, 감마선 파장대에서 보통 은하보다 큰 광도를 보인다.[30] 이러한 유형의 은하는 1983년 IRAS에 의해 발견되었으며, 폭발적 항성생성이나 활동은하핵으로부터 기원했을 것으로 추정된다.[30]

이러한 은하들은 육안으로 보이지 않는 적외선 스펙트럼 영역에서 많은 에너지를 방출한다. 측정된 LIRG의 방출에너지는 이전까지 우주에서 가장 활동적인 천체로 알려진 퀘이사의 방출에너지와 맞먹는다.[31] 은하 내의 가스가 대부분의 빛을 흡수하여 적외선에서 재방출하기 때문에 우리가 이러한 은하에서 오는 빛을 볼 수 없다.[31] 우주에서 LIRG와 같이 극단적인 광도를 가지는 대부분의 은하는 활동적인 블랙홀을 가지고 있는 것으로 알려져 있으며, LIRG는 LIRG가 아닌 은하보다 우주의 빽빽한 부분에 위치하는 것으로 밝혀졌다.

LIRG로 알려진 은하로는 II Zq 46, NGC 6240, 아르프 220 등이 있다.

2. 1. 항성 형성 기원

2. 2. 활동은하핵(AGN) 기원

2. 3. 은하 병합과의 관계

3. 특징

4. 분류

4. 1. 발광적외선은하 (LIRG)

발광적외선은하(LIRG)는 1011 L☉에서 1012 L☉ 사이의 적외선 광도를 가진다.[2] 이러한 유형의 은하는 1983년 IRAS에 의해 발견되었다.[3] LIRG는 단일 가스 풍부 나선 은하로, 이들의 적외선 광도는 주로 내부의 별 형성에 의해 생성된다.[2] 과도한 적외선 광도는 중심에 위치한 활동 은하핵(AGN)의 존재에서 비롯될 수도 있다.[4][5]

이러한 은하들은 육안으로는 보이지 않는 적외선 스펙트럼 부분에서 더 많은 에너지를 방출한다. LIRG가 방출하는 에너지는 이전에 우주에서 가장 에너지 넘치는 천체로 알려졌던 퀘이사(AGN의 한 유형)의 에너지와 비슷하다.[6] LIRG는 가시광선 스펙트럼보다 적외선에서 더 밝은데, 이는 가시광선이 다량의 가스와 먼지에 흡수되고 먼지가 열 복사를 적외선 스펙트럼으로 재방출하기 때문이다.

LIRG는 LIRG가 아닌 은하보다 우주의 밀도가 높은 부분에 존재하는 것으로 알려져 있다.

4. 2. 초발광적외선은하 (ULIRG)

초발광적외선은하(ULIRG)는 1012 L☉ 이상의 적외선 광도를 가진다.[32][8] ULIRG는 LIRG보다 활동은하핵(AGN)을 포함할 가능성이 더 높다.[32][8]

ULIRG는 둘 이상의 나선 은하가 병합하는 초기 단계에서 나타날 수 있다. 이들은 별과 먼지 가스를 포함하는 평탄하고 회전하는 원반과, 벌지라고 알려진 중심 별의 밀집 영역으로 구성된다.[31][6] 이러한 초기 병합 단계는 LIRG로도 발견될 수 있다. 이후 ULIRG는 말기 병합 단계를 거쳐 퀘이사가 되고, 최종 진화 단계에서는 타원은하가 된다.[31][6] 이는 타원은하의 별이 초기 진화 단계에서 발견되는 별보다 훨씬 늙었다는 사실로부터 입증될 수 있다.

IRAS 14348-1447는 10억 광년 이상 떨어진 곳에 위치한 초고광도 적외선 은하이다.
[7]

4. 3. 극초발광적외선은하 (HyLIRG)

극초발광적외선은하(HyLIRG, HiLIRG 또는 HLIRG)는 1013 L☉ 이상의 적외선 광도를 가지는 은하로 정의되며,[9] 매우 높은 별 형성률과 활동 은하핵(AGN)을 가진다.[14][15] 이들은 광도가 더 낮은 ULIRG(L = 1012 – 1013 L☉)와 구별된다. HLIRG는 IRAS 임무의 후속 관측을 통해 처음으로 확인되었다.[10][11]

2015년 5월, NASA의 광역 적외선 탐사선(WISE)을 통해 태양의 300조 배에 달하는 광도의 극초발광적외선은하 WISE J224607.57-052635.0이 발견되었다.[33][34] 이는 여태껏 발견된 은하 중 가장 밝은 것으로, WISE에 의해 발견된 새로운 유형의 천체인 극초발광적외선은하(ELIRG)로 분류되었다. WISE J224607.57-052635.0 은하와의 거리는 125억 광년으로, 은하 중심의 블랙홀이 우주가 현재 연령(138억 년)의 10분의 1일 때 태양의 수십억 배에 달하는 질량을 가지고 있었음을 의미한다.

ELIRG 속의 블랙홀이 매우 무거운 이유로는 초기의 블랙홀이 예측보다 클 수 있다는 점, 에딩턴 한계를 넘어섰다는 점, 블랙홀이 빠르게 회전하지 않아 더 많은 기체를 흡수할 수 있다는 점 등이 제시된다. 현재까지 발견된 가장 밝은 은하를 포함한 20개의 새로운 ELIRG가 발견되었으며, 이들은 먼 거리로 인해 티끌에 의한 가시광선의 적색화로 적외선에서 관측된다.[33][34]

중력 렌즈 은하에 의해 중력 렌즈된 HyLIRG인 IRAS F10214+4724는[12] 고유 광도가 ~ 2 × 1013 L⊙로 우주에서 가장 밝은 천체 중 하나로 여겨졌다.[13] 이 HLIRG의 볼로미터 광도는 중력 렌즈의 결과로 인해 ~30배 증폭된 것으로 여겨진다.

이러한 천체의 중간 적외선 스펙트럼의 대부분(~80%)은 AGN 방출이 지배하며, 별 형성 은하(SB) 활동의 평균 기여도는 ~30%이다.[14]

4. 4. 극대발광적외선은하 (ELIRG)

극대발광적외선은하(ELIRG)는 현재까지 발견된 가장 밝은 은하 유형이다. WISE J224607.57-052635.0은 태양의 300조 배에 달하는 광도를 가지며, 광역 적외선 탐사 위성(WISE)에 의해 발견되었으며, 2015년 5월 현재 가장 밝은 은하로 밝혀졌다.[16] 이 은하에서 오는 빛은 125억 년 동안 우주를 여행했다.[16]

ELIRG의 중심 블랙홀은 우주가 현재 나이인 138억 년의 10분의 1(13억 년)이었을 때 이미 태양 질량의 수십억 배에 달했다.[16] 이러한 거대한 블랙홀이 형성된 이유로는, 첫째, 초기 블랙홀이 예상보다 컸을 가능성, 둘째, 에딩턴 한계를 초과하는 물질 강착, 셋째, 블랙홀의 느린 회전으로 인한 물질 흡수율 증가 등이 제시된다.[16]

NASA의 WISE는 WISE J224607.57-052635.0 외에도 20개의 새로운 ELIRG를 발견했다.[16][17] 이러한 은하들은 먼 거리에 위치하고, 먼지가 가시광선을 적외선으로 변환하기 때문에 이전에는 발견되지 않았다.[16][17] 그 중 하나는 세 개의 별 생성 영역을 가진 것으로 관측되었다.[18]

5. 주요 관측

5. 1. IRAS

적외선천문위성(IRAS)은 1983년에 원적외선 파장을 이용한 최초의 전천탐사선이다. 대부분 이전 탐사에서는 기록된 적이 없는 수만 개의 은하가 탐사에서 발견되었다. 발광적외선은하(LIRG)가 우주에서 원적외선에서 대부분의 에너지를 방출하기 때문에 관측 횟수가 증가했다. 과학자들은 IRAS를 이용하여 발견된 은하천체의 광도를 측정할 수 있게 되었다. IRAS 망원경은 미국(NASA), 네덜란드((NIVR)), 영국((SERC))의 공동 계획으로, 10개월의 임무기간 동안에 250,000개 이상의 적외선 방출원이 관측되었다.

5. 2. GOALS

전천 대관측선(Great Observatories All-sky LIRG Survey, GOALS)은 NASA의 주요 관측 장비인 스피처, 허블, 찬드라, GALEX 등의 관측 자료와 지상 망원경의 자료를 통합하여 200개 이상의 밝은 적외선 은하를 연구하는 프로젝트이다.[19][20][35] 이를 통해 약 180개의 발광적외선은하(LIRG)와 20개 이상의 극대광도적외선은하(ULIRG)가 확인되었다.[20][36] GOALS에서 선정한 LIRG와 ULIRG는 핵 스펙트럼 유형(I형과 II형 활동 은하핵, LINER, 폭발적 항성생성)과 상호작용 단계(큰 상호작용, 작은 상호작용, 독립된 은하) 등 다양한 유형을 포함한다.[19][20]

6. 주목할 만한 적외선 은하 목록

은하유형별자리비고
WISE J224607.57-052635.0ELIRG물병자리2015년에 발견되었으며, 2015년 기준으로 가장 밝은 은하이다.[21]
Arp 220ULIRG뱀자리두 은하가 합쳐지는 과정에 있는 가장 가까운 ULIRG이다.
Markarian 231ULIRG큰곰자리퀘이사를 포함하는 합병을 겪은 은하이다.
Markarian 273ULIRG큰곰자리잘 연구된 근처의 초고광도 적외선 은하 합병이다.
FSC15307+3253ULIRG북쪽왕관자리
Arp 299LIRG큰곰자리한 쌍의 은하가 합쳐지고 있는 천체이다.
II Zw 96LIRG돌고래자리한 쌍의 은하가 합쳐지고 있는 천체이다.
Messier 77LIRG고래자리세이퍼트 은하이다.
NGC 1275LIRG페르세우스자리전파 은하, 페르세우스자리 은하단의 중심 은하이다.
NGC 1365LIRG화로자리막대나선은하이다.
NGC 1614LIRG에리다누스자리작은 합병을 겪고 있는 은하이다.
NGC 2146LIRG기린자리작은 합병을 겪고 있는 은하이다.
NGC 2623LIRG게자리은하 합병이다.
NGC 3256LIRG돛자리z<0.01 내에서 적외선으로 가장 밝은 은하이다.
NGC 6090LIRG용자리은하 합병이다.
NGC 6240LIRG뱀주인자리잘 연구된 근처의 적외선 은하이다.
NGC 7469LIRG페가수스자리별 폭발 핵 링이 있는 활동 은하이다.
NGC 7674LIRG페가수스자리
UGC 5101LIRG큰곰자리은하 합병이다.
IRAS 09104+4109|HyLIRG|살쾡이자리|세이퍼트 은하 및 퀘이사


6. 1. 한국 관련 적외선 은하

7. 갤러리





참조

[1] 논문 Luminous Infrared Galaxies https://www.annualre[...] 1996-09
[2] 논문 Luminous Infrared Galaxies 1996-09
[3] 논문 Infrared galaxies in the IRAS minisurvey https://authors.libr[...] 1984-03
[4] 논문 Luminous Infrared Galaxies and the ''Starburst-AGN Connection'' 2009-10
[5] 논문 Infrared Seyferts: a new population of active galaxies? 1985-03
[6] 뉴스 The Curious History of Luminous Infrared Galaxies http://candels-colla[...] 2013-10-24
[7] 웹사이트 When galaxies collide https://www.spacetel[...] ESA 2017-01-10
[8] 뉴스 Star-formation, AGN and Ultra-luminous infrared galaxies http://blog.galaxyzo[...] 2013-11-12
[9] 논문 The K-band Hubble diagram of submillimetre galaxies and hyperluminous galaxies 2003-12-21
[10] 논문 A high-redshift IRAS galaxy with huge luminosity—hidden quasar or protogalaxy?
[11] 논문 The properties and environment of the giant, infrared-luminous galaxy IRAS 09104 + 4109
[12] 논문 A Gravitational Lens Solution for the ''IRAS'' Galaxy FSC 10214+4724
[13] 논문 Hubble Space Telescope Observations of the Luminous IRAS Source FSC 10214+4724: A Gravitationally Lensed Infrared Quasar 1996-04-01
[14] 논문 Analysis of Spitzer-IRS spectra of hyperluminous infrared galaxies 2013-01
[15] 논문 Hyperluminous infrared galaxies
[16] 웹사이트 NASA's WISE Spacecraft Discovers Most Luminous Galaxy in Universe http://www.nasa.gov/[...] NASA Jet Propulsion Laboratory 2015-05-25
[17] 논문 The Most Luminous Galaxies Discovered by WISE 2014-10-07
[18] 웹사이트 Astronomers map a starburst galaxy http://earthsky.org/[...] EarthSky Communications 2018-08-29
[19] 논문 Mid-Infrared Properties of Nearby Luminous Infrared Galaxies I: Spitzer IRS Spectra for the GOALS sample
[20] 뉴스 GOALS http://goals.ipac.ca[...] Caltech 2013-10-24
[21] 뉴스 Most Luminous Galaxy in Universe Discovered https://www.scienced[...] Science Daily 2015-05-21
[22] 웹사이트 WISE spacecraft discovers most luminous galaxy in universe http://phys.org/news[...] 2015-05-22
[23] 웹사이트 PIA19339: Dusty 'Sunrise' at Core of Galaxy (Artist's Concept) http://photojournal.[...] 2015-05-21
[24] 뉴스 A very bright contortionist http://www.spacetele[...] ESA 2013-06-10
[25] 뉴스 A tale of galactic collisions http://www.spacetele[...] ESA 2013-05-06
[26] 뉴스 A galaxy colourfully on the wane ain't dead yet http://www.spacetele[...] ESA 2012-11-05
[27] 뉴스 Starbursts versus Monsters http://www.spacetele[...] ESA 2014-02-17
[28] 뉴스 A galaxy colourfully on the wane ain't dead yet https://esahubble.or[...] 2012-11-12
[29] 뉴스 발광적외선은하 http://www.annualrev[...] 2013-10-23
[30] 뉴스 따뜻한 적외선은하에서의 AGN-폭발적 항성생성의 관련성 http://www.ifa.hawai[...] 2013-11-12
[31] 뉴스 밝은적외선은하의 흥미로운 역사 http://candels-colla[...] 2013-10-24
[32] 뉴스 별의 형성, AGN과 초발광적외선은하 http://blog.galaxyzo[...] 2013-11-12
[33] 웹인용 NASA's WISE Spacecraft Discovers Most Luminous Galaxy in Universe http://www.nasa.gov/[...] 2015-05-25
[34] 간행물 The Most Luminous Galaxies Discovered by WISE http://arxiv.org/abs[...] 2014-10-07
[35] 뉴스 근처 발광적외선은하의 중적외선 특징 I: GOALS 표본에 관한 스피처의 IRS 스펙트럼 http://arxiv.org/abs[...] 2013-10-23
[36] 뉴스 GOALS https://web.archive.[...] 2013-10-24
[37] 뉴스 매우 밝은 곡예사 http://www.spacetele[...] 2013-06-14
[38] 뉴스 은하충돌 꼬리 http://www.spacetele[...] 2013-05-06
[39] 뉴스 아직 죽지 않고 줄어드는 다채로운 은하 http://www.spacetele[...] 2012-11-12
[40] 뉴스 별폭발 대 괴물 http://www.spacetele[...] 2014-03-12


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