Infraroodstelsel

Een Infraroodstelsel is een sterrenstelsel met een hoge lichtkracht dat meer energie uitzendt in het infrarood tussen 8 en 1000 μm dan in alle andere golflengtegebieden samen.

Men onderscheidt:

• LIRGs of Luminous Infrared Galaxies met een lichtkracht groter dan 10¹¹ L_☉
• ULIRGs of Ultra-Luminous Infrared Galaxies met een lichtkracht groter dan 10¹² L_☉
• HLIRGs of Hyper-Luminous Infrared Galaxies met een lichtkracht groter dan 10¹³ L_☉
• ELIRGs of Extremely-Luminous Infrared Galaxies met een lichtkracht groter dan 10¹⁴ L_☉

Er zijn meer infraroodstelsels in het heelal dan starburststelsels, Seyfert-stelsels en quasars met vergelijkbare lichtkracht. Veel van de LIRGS en ULIRGS vertonen vervormingen: het zijn de eindfases van interagerende sterrenstelsels.

De dichtstbijzijnde en helderste infraroodstelsels zijn het Sigaarstelsel of Messier 82 en Arp 220. Grote aantallen, tienduizenden infraroodstelsels zijn voor het eerst door de infraroodtelescoop IRAS ontdekt, die de eerste hemelatlas in het midden- en ver-infrarood bij 12, 25, 60, en 100 micron gemaakt heeft. De lichtkracht van deze sterrenstelsels kon uit de infrarode fluxdichtheden en de afstand, verkregen uit de roodverschuiving van de stelsels, worden berekend.

Infraroodstelsels zijn meestal enkelvoudige, gasrijke spiraalvormige sterrenstelsels waarin de infrarode lichtkracht ontstaat door stervorming in de stelsels. Een deel van de lichtkracht in sommige stelsels, vooral in ULIRGS, komt uit een actief sterrenstelsel met een superzwaar zwart gat, is het gevolg van een starburst of beide. Infraroodstelsels stralen de meeste energie in het infrarood uit, zoals in de figuur met de spectrale energieverdeling van Arp 220, en zijn vaak niet zichtbaar in het optische gebied. De lichtkracht van deze stelsels is vergelijkbaar met die van quasars, die vroeger bekendstonden als de meest-energetische objecten in het heelal. De reden dat deze stelsels zwak zijn in het optische gebied is dat zij rijk zijn aan gas en stof, dat het licht van het stelsel absorbeert en weer uitzendt in het infrarood. De hoge lichtkracht van infraroodstelsels wordt veroorzaakt door een meer dan 100 maal grotere hoeveelheid stervorming in dit gas en stof dan in het Melkwegstelsel.

Volgens sommige studies zijn LIRGS en ULIRGS het resultaat van het versmelten, van merging van twee of meer interagerende sterrenstelsels. De schijven en bulges versmelten en vormen een LIRG, die zich later tot een ULIRG ontwikkelt, na de vorming van een supermassief zwart gat. De latere stadia van dit proces zijn een quasar en een elliptisch sterrenstelsel. Men komt tot deze conclusie omdat sterren in elliptische stelsels veel ouder zijn dan de sterren in eerdere stadia.

• The Curious History of Luminous Infrared Galaxies, 27 juli 2012.
• CJ Lonsdale, D Farrah en HE Smith. Ultraluminous Infrared Galaxies, 1 maart 2006. met verwijzing naar een pdf