Στα τέλη της δεκαετίας του 1960 και στις αρχές του 1970, πρωτοποριακές παρατηρήσεις στέλνοντας κυρίως μικρά τηλεσκόπια σε πυραύλους οι οποίοι έβγαιναν για λίγα λεπτά έξω από την ατμόσφαιρα τις Γης δώσαν τις πρώτες ενδείξεις για την ύπαρξη γαλαξιών των οποίων η ακτινοβολία στα υπέρυθρα μήκη κύματος ήταν κατά πολύ μεγαλύτερη από ότι στο οπτικό. Οι μετρήσεις αυτές δεν μπορούσαν να γίνουν από το έδαφος μια που η ατμόσφαιρα της Γης με εξαίρεση μικρά «παράθυρα» στα 8-12μm και 16-20μm, απορροφά το μεγαλύτερο μέρος της υπέρυθρης ακτινοβολίας που έρχεται από το διάστημα, αλλά και η ίδια η ατμόσφαιρα εκπέμπει πολύ έντονα στο υπέρυθρο. Τα νέα αυτά δεδομένα, αν και περιορισμένα λόγω της δυσκολίας των πειραμάτων, υπέδειξαν ότι ο λόγος για τον οποία οι γαλαξίες αυτοί ήταν τόσο λαμπροί στο υπέρυθρο ήταν το γεγονός ότι είχαν μεγάλες ποσότητες σκόνης. Η σκόνη η οποία δημιουργείται στα τελευταία στάδια της ζωής ενός άστρου όταν αυτό εκτοξεύει στο μεσοαστρικό χώρο τα εξωτερικά του στρώματα, απορροφά έντονα την ακτινοβολία στο οπτικό και το υπεριώδες και την επανεκπέμπει στο κοντινό και μακρινό υπέρυθρο. Το φαινόμενο αυτό της επιλεκτικής απορρόφησης είναι πιο έντονο όσο μεγαλύτερος είναι ο ρυθμός της αστρογέννεσης σε έναν γαλαξία. Κατά συνέπεια και αλληλεπιδρώντες γαλαξίες έχουν πολύ συχνά έντονη εκπομπή ακτινοβολίας στο υπέρυθρο.

Η πρώτη συστηματική μελέτη γαλαξιών στο υπέρυθρο έγινε δυνατή το 1984 μετά την εκτόξευση του Infrared Astronomical Satellite (IRAS), ο οποίος έκανε μια πλήρη χαρτογράφηση του ουρανού στα 12, 25, 60 και 100μm. Ο IRAS ανακάλυψε ένα μεγάλο αριθμό από γαλαξίες οι οποίοι ήταν ιδιαίτερα λαμπροί στο υπέρυθρο φωτεινότητες δεκάδες ή και εκατοντάδες φορές μεγαλύτερες από τον δικό μας Γαλαξία. Οι νέοι αυτοί γαλαξίες που αποκαλούνται στα αγγλικά «luminous» ή «ultra-luminous IR galaxies, «(U)LIRGs» παρά το ότι δεν είναι πολύ συνηθισμένοι στο κοντινό μας Σύμπαν, συνεισφέρουν ενεργειακά περισσότερο από ότι κάθε άλλο είδος γαλαξία παρόμοιας φωτεινότητας, ακόμη και από τα λεγόμενα quasars.

Συστηματική ανάλυση των δεδομένων του IRAS αλλά και επισταμένες έρευνες με άλλες παρατηρήσεις έχει πλέον κάνει σαφή τον σημαντικό ρόλο των (U)LIRGs ως φάση της εξέλιξης ενός γαλαξία. Το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer με την μεγάλη ευαισθησία των οργάνων του και τη δυνατότητα φασματοσκοπίας στο υπέρυθρο, έδωσε νέα ώθηση στην μελέτη των (U)LIRGs σε κοσμολογικές πλέον αποστάσεις, (z > 0.5). Την μεγάλη συνεισφορά του Spitzer συνεχίζει σήμερα το διαστημικό τηλεσκόπιο Hershel με παρατηρήσεις στο μακρινό υπέρυθρο. Έτσι έχει πλέον αποδειχθεί ότι το μεγαλύτερο ποσοστό της παραγωγής ενέργειας ανά μονάδα όγκου στο μακρινό σύμπαν (1 < z < 2) προέρχεται από γαλαξίες που βρίσκονται στη φάση (U)LIRG. Οι μακρινοί αυτοί γαλαξίες έχουν σε γενικές γραμμές μορφολογία παρόμοια με τοπικούς αλληλεπιδρώντες γαλαξίες και (U)LIRGs και καθιστούν έτσι την μελέτη των τελευταίων ιδιαίτερα χρήσιμη.

Η ερευνητική ομάδα μας ασχολείται έντονα με την μελέτη αυτού του τύπου γαλαξιών ως συνεργάτης στο πρόγραμμα Great Observatory All-sky LIRG Survey (GOALS). Το πρόγραμμα αυτό συνδυάζει παρατηρήσεις από τα μεγαλύτερα διαστημικά τηλεσκόπια όπως τοSpitzer, Hubble, Chandra, and GALEX, και μελετά λεπτομερώς ένα δείγμα από 200 και πλέον (U)LIRGs. Ενδεικτικά μερικοί από τους επιστημονικούς στόχους της διεθνούς αυτής συνεργασίας είναι:

• Η μελέτη της κατανομής της υπέρυθρης ακτινοβολίας στο δίσκο του κάθε γαλαξία ως συνάρτηση των άλλων παραμέτρων του όπως η φωτεινότητας, στάδιο αλληλεπίδρασης, παρουσία υπερμαζικής μελανής οπής στον πυρήνα του κτλ. Σκοπός της μελέτης αυτής είναι να γίνει ποσοτική σύγκριση των ιδιοτήτων τους με μακρινούς γαλαξίες παρόμοιας λαμπρότητας.

• Μελέτη των περιοχών έντονου σχηματισμού αστέρων με παρατηρήσεις υψηλής διακριτικής ικανότητας τόσο στο οπτικό με το Hubble όσο και στο υπέρυθρο από το έδαφος με το T-ReCS στο τηλεσκόπιο Gemini, ώστε να προσδιοριστεί κατά πόσον η εκπομπή ακτινοβολίας στο υπέρυθρο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον ακριβή υπολογισμό σχηματισμού νέων αστέρων.

• Μελέτη της φασματικής κατανομής ενέργειας στους γαλαξίες και υπολογισμός φυσικών παραμέτρων τους.

• S. Haan, J.A. Surace, L. Armus, A.S. Evans, J.H. Howell, J.M. Mazzarella, D.C. Kim, T. Vavilkin, H. Inami, D.B. Sanders, A. Petric, C.R. Bridge, J.L. Melbourne, V. Charmandaris, T. Diaz-Santos, E.J. Murphy, V. U, S. Stierwalt, J.A. Marshall, "The Nuclear Structure in Nearby Luminous Infrared Galaxies: HST NICMOS Imaging of the GOALS Sample", 2011, AJ, 141, 100
• A.O. Petric, L. Armus, J. Howell, B. Chan, J. Mazzarela, A.S. Evans, J.A. Surace, D. Sanders, P. Appleton, V. Charmandaris, T. Diaz-Santos, D. Frayer, S. Lord, S. Haan, H. Inami, K. Iwasawa, D. Kim, B. Madore, J. Marshall, H.W.W. Spoon, S. Stierwalt, E. Sturm, V. U, T. Vavilkin, S. Veilleux, "Mid-Infrared Diagnostics of Luminous Infrared Galaxies", 2011, ApJ, 730, 28
• E. da Cunha, V.Charmandaris, T. Dıaz-Santos, L. Armus, J. A. Marshall, and D. Elbaz, "Exploring the physical properties of local star-forming ULIRGs from the ultraviolet to the infrared", 2010, A&A, 523, A78
• T. Diaz-Santos, V. Charmandaris, A. O. Petric, L. Armus, J.H. Howell, E.J. Murphy, J.M. Mazzarella, S. Veilleux, G. Bothun, P.N. Appleton, A.S. Evans, H. Inami, S. Haan, J.A. Marshall, D.B. Sanders, S. Stierwalt, and J.A. Surace, "The Spatial Extent of (U)LIRGs in the mid-Infrared I: The Continuum Emission", 2010, ApJ, 723, 993
• P.P. van der Werf, K.G. Isaak, R. Meijerink, M. Spaans, A. Rykala, T. Fulton, A.F. Loenen, F. Walter, A. Weiss, L. Armus, J. Fischer, F.P. Israel, A.I. Harris, S. Veilleux, C. Henkel, G. Savini, S. Lord, H.A. Smith, E. Gonzalez-Alfonso, D. Naylor, S. Aalto, V. Charmandaris, K.M. Dasyra, A. Evans, Y. Gao, T. Greve, R. Gusten, C. Kramer, J. Martın-Pintado, J. Mazzarella, P.P. Papadopoulos, D.B. Sanders, L. Spinoglio, G. Stacey, C. Vlahakis, M.C. Wiedner, and E. Xilouris, "Black hole accretion and star formation as drivers of gas excitation and chemistry in Mrk 231", 2010, A&A, 518, 42