ARP 220, Halton Arp tarafından derlenen Peculiar Galaxies Atlas (1966) içinde yer alan ve “garip galaksiler” (peculiar galaxies) sınıfına dahil edilen nesnelerden biridir. NASA/IPAC Ekstragalaktik Veritabanı'na göre ARP 220, bir ultra parlak kızılötesi galaksi (ULIRG: Ultra Luminous Infrared Galaxy) olarak sınıflandırılmıştır ve IC 4553 ile IC 4554 galaksilerinin birleşmesiyle oluştuğu kabul edilmektedir. Bu galaksi çifti, birleşmenin ileri evrelerinde olup, yoğun bir yıldız oluşum bölgesine ve yoğun bir toz ortamına sahiptir.

^{ARP 220. (NASA)}

Konumu ve Temel Özellikleri

• Takımyıldızı: Yılancı (Ophiuchus)
• Uzaklık: Yaklaşık 250 milyon ışık yılı (z ≈ 0.018)
• Koordinatlar (J2000):
• Sağ açıklık (RA): 15h 34m 57.1s
• Dik açıklık (DEC): +23° 30′ 11″
• Gözlemlenen büyüklük: Yaklaşık 13.9 (B bandında)
• Kızılötesi parlaklık: Yaklaşık 10¹² güneş parlaklığı (L☉) düzeyinde

ARP 220, birleşen iki spiral galaksinin son aşamalarında yer alır. Bu birleşme sonucu galaksi sisteminde büyük miktarda gaz ve toz sıkışması meydana gelmiş, bu da yoğun yıldız oluşum süreçlerini tetiklemiştir.

Morfoloji ve İç Yapı

ARP 220'nin yüksek çözünürlüklü kızılötesi ve radyo gözlemleri, merkezinde iki ayrı çekirdeğin bulunduğunu göstermektedir. Bu çekirdekler yaklaşık 350 parsek uzaklıkla birbirinden ayrılmış durumdadır ve her biri büyük olasılıkla kendi süper kütleli kara deliğini barındırmaktadır. Bu yapı, galaksi birleşmesinin ileri evrelerinde, çekirdeklerin henüz tam olarak birleşmediği bir aşamayı temsil etmektedir.

Toz ve Gaz Dağılımı

ARP 220, yoğun bir toz ortamına sahiptir. Bu nedenle, görünür dalga boylarında gözlem yapmak oldukça zordur. Ancak Spitzer ve Herschel gibi kızılötesi teleskoplar aracılığıyla yapılan gözlemler, sistemin iç yapısının ortaya konulmasında kritik rol oynamıştır. CO (karbon monoksit) ve HCN (hidrojen siyanür) moleküler çizgileri, galaksinin merkezinde büyük miktarda moleküler gaz birikimini göstermektedir.

Yıldız Oluşumu ve Enerji Çıkışı

ARP 220, bilinen en yüksek yıldız oluşum hızına sahip galaksilerden biridir. Yıldız oluşum oranı yaklaşık olarak yılda 100 güneş kütlesi (M☉/yıl) civarındadır. Bu oran, Samanyolu Galaksisi’nin yıldız oluşum oranından yaklaşık 50 kat daha fazladır.

Bu olağanüstü yıldız oluşum, sistemde gözlemlenen yüksek kızılötesi parlaklığın başlıca kaynağıdır. Yeni oluşan yıldızlar, etraflarındaki tozla çevrili oldukları için UV ışınımı doğrudan gözlemlenemez; bunun yerine bu enerji toz tarafından emilir ve kızılötesi dalga boylarında yeniden yayılır.

AGN (Aktif Galaksi Çekirdeği) Varlığı Tartışmaları

ARP 220'nin merkezi bölgelerinde aktif galaksi çekirdeği (AGN) bulunup bulunmadığı konusu tartışmalıdır. X-ışını gözlemleri, iki çekirdeğin her birinde zayıf ama belirgin X-ışını kaynakları olduğunu ortaya koymuştur. Bununla birlikte, bu kaynakların yıldız patlamalarından mı yoksa kara deliğe madde akışından mı kaynaklandığı konusu henüz netlik kazanmamıştır.

Chandra X-ray Observatory ve NuSTAR gibi teleskoplarla yapılan gözlemler, bazı çekirdeklerde zayıf ancak sert X-ışını bileşenleri tespit etmiştir. Bu bulgular, ARP 220'de gömülü, düşük parlaklıklı AGN’lerin varlığına işaret etmektedir.

Radyo Gözlemleri ve Süpernova Kalıntıları

ARP 220, çok sayıda radyo süpernova ve süpernova kalıntısı barındırır. Bu kalıntılar, yıldız oluşumunun ne kadar yoğun olduğunu ve yakın geçmişte çok sayıda yüksek kütleli yıldızın süpernova olarak patladığını göstermektedir. VLBI (Very Long Baseline Interferometry) teknikleriyle yapılan gözlemler, galaksi çekirdeğinde onlarca kompakt radyo kaynağı olduğunu ve bunların çoğunun süpernova kalıntıları olduğunu ortaya koymuştur.

Evrimsel Açıdan Önemi

ARP 220, galaksi birleşmeleri, yıldız oluşum patlamaları ve olası AGN etkinliği gibi süreçlerin tümünü aynı anda barındırması nedeniyle evrenin erken dönemlerinde gerçekleşmiş olan büyük galaksi birleşmelerine benzerlik gösterir. Bu nedenle, yüksek kırmızıya kaymalı (z > 2) ULIRG'lerin ve kuasarlara evrilen sistemlerin yerel evrendeki analogu olarak incelenmektedir.

ARP 220, galaksi evrimi çalışmalarında, birleşme sürecinin morfolojik, kinematik ve kimyasal etkilerini anlamak için bir model sistem olarak değerlendirilir.

Çok Dalgaboylu Gözlemler ve Araçlar

ARP 220 üzerine yapılan çalışmalar, çok çeşitli teleskop ve gözlem araçlarını içermektedir:

• Hubble Uzay Teleskobu (HST): Optik yapı ve dış morfoloji
• Spitzer ve Herschel: Kızılötesi tayf ve toz dağılımı
• ALMA: Moleküler gaz haritalaması
• Chandra ve NuSTAR: X-ışını emisyonu ve AGN araştırmaları
• VLBI sistemleri: Radyo süpernovalar ve çekirdek yapısı

Bu gözlem verileri, sistemin çok bileşenli yapısını ve farklı fiziksel süreçlerin birbirine nasıl etki ettiğini ortaya koymaktadır.

ARP 220, galaksi birleşmeleri, yoğun yıldız oluşumu, kızılötesi emisyon ve potansiyel aktif çekirdek yapıları ile karakterize edilen karmaşık bir gök cismidir. Hem yapısal hem de dinamik olarak evrimin ileri aşamalarında bir sistem olarak kabul edilmekte ve yakın evrende galaksi birleşmelerinin sonuçlarını gözlemleme imkânı sunmaktadır. Uluslararası gözlemevleri tarafından yürütülen çok dalga boylu kampanyalar, bu galaksinin iç yapısı ve fiziksel süreçleri hakkında detaylı bilgi sağlamış, galaksi evrimi ve yıldız oluşumu konularına katkı sunmuştur.