Các thiên hà InfraRed siêu phát sáng này phát ra ánh sáng hồng ngoại trị giá hàng nghìn tỷ mặt trời, được thúc đẩy bởi các vụ nổ hình thành sao trong các thiên hà va chạm.
Kìa các thiên hà InfraRed siêu sáng, hoặc các ULIRG. Đúng như tên gọi, chúng là những thiên hà bơm ra lượng ánh sáng hồng ngoại phi thường - nhiều hơn cả một thiên hà thông thường. Sức mạnh nào mà các đèn hiệu hồng ngoại này không hoàn toàn được hiểu, nhưng chúng dường như được điều khiển bởi các vụ nổ hình thành sao khổng lồ sau các vụ va chạm giữa toàn bộ các thiên hà!
Được phát hiện bởi vệ tinh thiên văn hồng ngoại vào năm 1983, các ULIRG đã trở thành một câu đố trong một thời gian. Mặc dù chúng phát ra ánh sáng ở tất cả các bước sóng, 98% trong số đó là hồng ngoại (không giống như thiên hà của chúng ta, phát ra khoảng 30% hồng ngoại). Độ sáng hồng ngoại của ULIRG tương đương với hơn một nghìn tỷ mặt trời. Hơn nữa, năng lượng to lớn này tập trung ở trung tâm của các thiên hà này, tỏa ra từ một vùng nhỏ gọn cách nhau vài nghìn năm ánh sáng.
Làm thế nào mà một thiên hà tập trung quá nhiều năng lượng vào một thể tích không gian tương đối nhỏ? Bằng cách đập hai thiên hà lại với nhau.
Hình ảnh Kính viễn vọng Không gian Hubble của Thiên hà Ăng-ten - hai thiên hà xoắn ốc trong vụ va chạm giữa 45 triệu năm ánh sáng. Ánh sáng xanh đến từ những ngôi sao mới được bao quanh bởi những đám mây hydro (màu hồng). Tín dụng: NASA, ESA và Nhóm Di sản Hubble (STScI / AURA) -ESA / Hợp tác Hubble
Va chạm giữa các thiên hà là phổ biến. Trên khắp bầu trời, các nhà thiên văn học nhìn thấy các cặp thiên hà hợp nhất để tạo thành một thiên hà mới, lớn hơn. Thiên hà của chúng ta hiện đang ăn thịt hai hệ thống nhỏ - Đám mây Magellan Lớn và Nhỏ có thể nhìn thấy ở Nam bán cầu - và đang trong quá trình va chạm với người hàng xóm thiên hà lớn nhất của chúng ta, thiên hà Andromeda, bốn tỷ năm nữa.
Khi các thiên hà va chạm, chúng hiếm khi đập vào nhau. Các va chạm giống như một cú đánh lướt qua. Hai thiên hà lướt qua nhau và, như chúng làm, lực hấp dẫn lẫn nhau của chúng làm chúng chậm lại. Chủ đề của tước khí và sao - được gọi là đuôi thủy triều - hình thành cầu nối các thiên hà. Bị cướp mất động lực, các thiên hà chậm lại, quay lại và bắt đầu rơi về phía nhau một lần nữa. Các thiên hà trở nên vướng víu hơn khi các ngôi sao của chúng nằm xen kẽ. Cuối cùng, danh tính riêng biệt của chúng bị mất khi hai thiên hà trở thành một.
Nằm cách Trái đất 300 triệu năm ánh sáng, thứ mà các nhà thiên văn học gọi là Chuột là một cặp thiên hà tương tác. Những cái đuôi dài là những dòng sao và khí được đưa vào không gian liên thiên hà bởi các tương tác thủy triều. Tín dụng: NASA, H. Ford (JHU), G. Illingworth (UCSC / LO), M.Clampin (STScI), G. Hartig (STScI), Nhóm khoa học ACS và ESA
Một vụ va chạm thiên hà là một cảnh tượng ngoạn mục và tràn đầy năng lượng. Trong các thiên hà riêng lẻ, các lực hấp dẫn gây ra khí hydro giữa các vì sao xoắn ốc vào trung tâm thiên hà. Tất cả khí xâm nhập này được nén nhanh chóng. Sóng xung kích gợn qua hydro hình phễu và kích hoạt sóng hình thành sao - một starburst. Trung tâm của thiên hà sáng lên với ánh sáng xanh, nóng bỏng của những ngôi sao trẻ.
Starbursts thường chỉ tồn tại vài trăm triệu năm. Thông thường, ánh sáng nhìn thấy và cực tím của các ngôi sao mới bị che khuất bởi những mảnh bụi liên sao bị cuốn vào dòng khí thiên hà. Ánh sáng nóng từ những ngôi sao trẻ này làm nóng kén bụi nơi chúng được sinh ra. Bụi phản ứng bằng cách phát sáng với ánh sáng hồng ngoại. Mạnh mẽ nhất xuất hiện trong kính viễn vọng của chúng tôi dưới dạng ULIRG.
Lõi trung tâm của thiên hà starburst M82. Các đường bụi được phủ bóng bởi khí phát sáng: lưu huỳnh (đỏ), oxy (xanh lá cây và xanh dương) và hydro (lục lam). Tín dụng: ESA / Hubble & NASA
Các ULIRG chỉ là một bước trong quá trình phát triển của các thiên hà. Sự xuất hiện đột ngột của những ngôi sao mới, to lớn dẫn đến một làn sóng siêu tân tinh trong lõi thiên hà và tạo ra các lỗ đen. Các lỗ đen ăn vào bữa tiệc của các nguyên liệu thô bao quanh chúng và cuối cùng trở thành những con quái vật khổng lồ nặng gấp hàng triệu hoặc hàng tỷ lần so với mặt trời của chúng ta. Những con thú kỳ lạ này có thể điều khiển động cơ của các đĩa khí quá nhiệt xoắn ốc xuống chúng. Các đĩa giải phóng đủ năng lượng để thổi vật chất liên sao hàng ngàn năm ánh sáng vào không gian liên thiên hà, di tản lõi thiên hà và tỏa sáng trong giây lát như một quasar siêu sáng. Bị cướp đi những nguyên liệu tươi ngon, cả ngôi sao và hố đen cuối cùng đều im bặt và im lặng.
IRAS 19297-0406 là một ULIRG do bốn thiên hà hợp nhất với nhau cách Trái đất một tỷ năm ánh sáng. Vùng va chạm (vàng và xanh), nơi 200 ngôi sao mới được sinh ra mỗi năm, sáng hơn 100 lần so với Dải Ngân hà và khoảng một nửa kích thước của nó. Tín dụng: NASA, Nhóm NICMOS (STScI, ESA) và Nhóm Khoa học NICMOS (Đại học Arizona)
Thiên hà của chúng ta có thể đã trải qua một thời kỳ tương tự - hoặc có thể là các làn sóng của các thời đại đầy sao - khi nó phát triển qua sự kết hợp của các thiên hà nhỏ hơn. Có lẽ trong bốn tỷ năm nữa, khi chúng ta va chạm với Andromeda, nó sẽ xảy ra một lần nữa. Điều đó sẽ trông như thế nào đối với con cháu của con người? Dải Ngân hà hiện chỉ sản xuất một vài ngôi sao mới hàng năm. Bầu trời sẽ thay đổi theo cách nào nếu chúng ta sống trong một thiên hà bùng nổ với ánh sáng của hàng trăm ngôi sao mới chiếu sáng mỗi năm?
Các ULIRG - Các thiên hà InfraRed siêu sáng - giúp làm sáng tỏ câu chuyện về sự tiến hóa của thiên hà và lịch sử của Dải Ngân hà. Trong kính viễn vọng hồng ngoại, chúng tỏa sáng với ánh sáng của một nghìn tỷ mặt trời - nhưng chỉ trong một thời gian. Họ, giống như chúng ta, phù du. Chúng lấp đầy vũ trụ bằng ánh sáng hồng ngoại từ bụi liên sao bị bắn phá bằng năng lượng của vô số ngôi sao mới và sau đó, lặng lẽ, mờ dần trở lại trong bóng tối.