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亮红外星系

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亮红外星系或LIRGs是亮度量测上，具有红外光度高于1011 L☉的星系。通过正常的检测方法，它们也被称为次毫米星系(SMGs)。在比较光度时，亮红外星系远比星暴星系、西佛星系和类星体更为明亮。红外星系在红外线中发射的能量比所有其它波长能量的总和还要多。一个亮红外星系的光度是太阳的1,000亿倍。

光度在1012 L☉以上的是极亮红外星系（ULIRGs）。超过1013 L☉的星系是超亮红外星系（HyLIRGs）。那些超过1014 L☉的星系是特亮红外星系（ELIRGs）。许多亮红外星系和极亮红外星系显示出交互作用和瓦解的现象。许多这一类星系每年产生大约100颗新恒星，而我们的银河系每年只产生一颗；这种多产有助于产生高亮度。

发现与特征

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红外星系似乎是单一的、富含气体的螺旋星系，其红外光度主要由星系内部的恒星形成产生[1]。这种类型的星系是红外线天文卫星在1983年发现的[2]。亮红外星系多出来的红外光度也可能来自于中心的活跃星系核（AGN）[3][4]。

这些星系在肉眼看不见的红外光谱部分发射出最多的能量。亮红外星系发出的能量与类星体（活跃星系核的一种）相当，后者以前被称为宇宙中能量最大的天体[5]。

由于可见光被大量的气体和尘埃吸收，而尘埃在红外光谱中重新发射出热能，因此亮红外星系在红外光谱中比在可见光的光谱中更亮。

已知在宇宙中密度较大的区域中，亮红外星系比非亮红外星系更多。

极亮红外星系

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IRAS14348-1447是位于10亿光年之外的一个极亮红外星系[6]。

亮红外星系也可以成为极亮红外星系（ULIRGs），但没有完美的时程表，因为不是所有的亮红外星系都可以成为极亮红外星系，由于约束条件不是很近似，计算中使用的是牛顿力学。研究显示极亮红外星系比亮红外星系更可能包含活跃星系核[7]。

根据另一项研究，亮红外星系只是星系合并（英语：Galaxy merger）的演化阶段中的一部分场景。从本质上讲，两个或更多的螺旋星系(这是包含恒星、气体和尘埃的旋转扁平圆盘，与一个被称为核球，是在圆盘中心由恒星组成的凸起结构，组合在一起的星系)，在形成合并的早期。在这种情况下，早期合并也可以被认定是亮红外星系。在这之后，它进入合并的后期，就会是极亮红外星系。然后，它变成一个类星体，而在演化的最后阶段它成为一个椭圆星系[5]。发现椭圆星系中的恒星，在恒星演化的阶段上都比在其它星系中的要老得多，这一事实可以证明这一点。

超亮红外星系

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超亮红外星系（HyLIRG），也称为HiLIRGs和HLIRGs，被认为是宇宙中最亮的持久性天体之一，表现出极高的恒星形成速率，已知其中大部分含有活跃星系核 （AGN）。它们被定义为光度高于1013 L⊙[8]，有别于亮度较低的极亮红外星系(L = 1012 – 1013 L⊙)。超亮红外星系最初是通过红外线天文卫星后续的观测确定的[9][10]。

IRAS F10214+4724，是一个超亮红外星系，有个产生重力透镜效应的前景椭圆星系[11]，被认为是宇宙中最亮的天体之一，它本来的光度是〜2 × 1013 L⊙[12]。据信，由于引力透镜的作用，这个超亮红外星系的热光度(全波段光度)可能被放大了30倍。

这些天体的中红外光谱的大部分（约80%），被发现是由活跃星系核的发射所控制。然而，星暴（SB）活动在所有已知源中都是显著的，星暴的贡献平均约为30%[13]。超亮红外星系中的恒星形成率已知为〜3×102 – 3×103 M⊙ yr−1[14]。

特亮红外星系

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美国国家航空航天局（NASA）的广域红外线巡天探测卫星（WISE）发现光度高达300万亿的特亮红外星系WISE J224607.57-052635.0；截至2015年5月，它是发现的星系之中最亮的。这个星系属于一类新的天体，它是由WISE发现的特亮红外星系（ELIRGs）。

来自WISE J224607.57-052635.0星系的光已经旅行了125亿年。当宇宙年龄是现在宇宙年龄138亿的十分之一（13亿年）时，中心黑洞的质量已经是太阳质量的数10亿倍。

特亮红外星系中的黑洞之所以如此巨大有三个原因。首先，胚胎期的黑洞可能比想像中的要大。其次，超过了爱丁顿极限。当黑洞进食时，气体进入因被加热而发光，发射光的压力迫使气体向外扩散，从而限制了黑洞持续吸收物质的速度。如果一个黑洞突破了这个极限，理论上它的体积会以很快的速度增大。之前人们观察到黑洞突破了这个极限；研究中的黑洞必须反复突破这个极限才能长得这么大。第三，如果黑洞旋转得不快，黑洞可能只是在弯曲这个极限，吸收气体的速度比想像的要快。如果一个黑洞旋转缓慢，它将不会排斥它吸收如此多的气体。一个旋转缓慢的黑洞比一个快速旋转的黑洞能吸收更多的物质。特亮红外星系中的大质量黑洞可能会在较长的时间内吸收物质。

迄今已经新发现20个特亮红外星系，包括迄今为止发现的最亮星系。这些星系之所以没有更早被发现，是因为它们距离遥远，也因为尘埃将它们的可见光转化为红外光[15][16]。其中一个被观测到有三个恒星形成区[17]。

观测

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红外线天文卫星

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1983年发射升空的红外线天文卫星（IRAS）是第一颗使用远红外波长的全天巡天卫星。在那次的调查中发现了上万个星系，其中有许多是在以前的调查中都没有纪录的。现在很清楚，探测数量上升的原因是宇宙中大多数的亮红外星系发射的能量大部分都来自远红外线。科学家使用红外线天文卫星，能够确定所发现星系天体的光度。这架望远镜是美国的国家航空航天局、荷兰的荷兰航空航太计划署（英语：Netherlands Agency for Aerospace Programmes）（NIVR）和英国的科学和工程研究委员会（英语：Science and Engineering Research Council）（SERC）联合执行的计划。在10个月的任务中，观测到的红外源超过25万个。

大天文台亮红外星系全天巡天

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大天文台亮红外星系全天巡天(GOALS，The Great Observatories All-sky LIRG Survey)是以多波长研究亮红外星系[18]，是结合了NASA的大天文台和其它的地面和太空望远镜的观测。使用美国国家航空航天局的史匹哲太空望远镜、哈伯太空望远镜、钱德拉X射线天文台和星系演化探测器观测到的资讯，对本宇宙中选定最亮的200个红外星系进行了研究[19]。大约有180个亮红外星系和20个极亮红外星系被鉴定出来。目标中的亮红外星系和极亮红外星系跨越了核光谱类型（1型和2型活跃星系核、低电离星系核和星暴）和相互作用阶段（主要合并、次要合并和孤立星系）。

列表

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一些非常著名的亮红外星系、极亮红外星系、超亮红外星系、特亮红外星系的例子。

星系 类型 光度 星座 RA DEC 笔记
WISE J224607.57-052635.0 特亮红外星系 22h 46m 07.57s -05° 26′ 35.0″ 发现于2015年，截至2015年，是现时已知最亮的星系 [20]
II Zw 96 亮红外星系 一对星系正在合并的物体
NGC 6240 极亮红外星系 蛇夫座 一个被仔细研究过就在附近的红外星系
阿普220 极亮红外星系 最近的极亮红外星系，它是正在合并的两个星系。
FSC15307+3253 极亮红外星系

图像库

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参考资料

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  1. ^ D. B. Sanders; I. F. Mirabel. Luminous Infrared Galaxies. Annual Review of Astronomy and Astrophysics. September 1996, 34: 749–792. Bibcode:1996ARA&A..34..749S. doi:10.1146/annurev.astro.34.1.749. 
  2. ^ Soifer, B. T.; Rowan-Robinson, M.; Houck, J. R.; de Jong, T.; Neugebauer, G.; Aumann, H. H.; Beichman, C. A.; Boggess, N.; Clegg, P. E. Infrared galaxies in the IRAS minisurvey (PDF). The Astrophysical Journal. March 1984, 278: L71 [2021-04-14]. Bibcode:1984ApJ...278L..71S. ISSN 0004-637X. doi:10.1086/184226. （原始内容存档 (PDF)于2021-04-14） （英语）. 
  3. ^ B., Sanders, D.; S., Kartaltepe, J.; J., Kewley, L.; Vivian, U; T., Yuan; S., Evans, A.; L., Armus; M., Mazzarella, J. Luminous Infrared Galaxies and the Starburst-AGN Connection. The Starburst-Agn Connection. October 2009, 408: 3. Bibcode:2009ASPC..408....3S （英语）. 
  4. ^ de Grijp, M. H. K.; Miley, G. K.; Lub, J.; de Jong, T. Infrared Seyferts: a new population of active galaxies?. Nature. March 1985, 314 (6008): 240–242. Bibcode:1985Natur.314..240D. ISSN 0028-0836. S2CID 121448953. doi:10.1038/314240a0 （英语）. 
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相关条目

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  • II Zw 96 – 一个亮红外星系，包含年轻且强大的星暴区域。
  • NGC 6240 – 有两个核心的亮红外星系。
  • 阿普220 – 已知最靠近的极亮红外星系。

外部链接

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