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【原创】M81的神秘恒星晕

  在地球上遥望宇宙,你会发现一个最为明亮、与银河系极为类似的星系——美丽的M81。它那巨大的旋涡结构,那清晰的一条条旋臂,无不彰显出它的生机勃勃。

宇宙中的美丽“风车”M81。图片来源:APOD

M81广域深场图。图片来源: Smercina et al., 2019

  M81最早是由德国天文学家Johann Elert Bode在1774年发现,是一个距离我们1200万光年远的旋涡星系,只有银河系的一半大小,其中心有一个活跃的星系核,或许藏匿着一个7000万倍太阳质量的超大质量黑洞。由于M81距离地球较近,并且较为活跃,所以一直是天文学家重点关注的观测目标。而且由于它较大的“体型”和相对较亮这两个因素,它也备受天文爱好者们的追捧。M81目前正在与NGC 3077、M82发生并合作用,它们也是距离我们最近的星系并合现场之一。我们使用双筒望远镜或者小型望远镜就能很容易地发现M81和M82。

  最近,就有一个国际天文学团队“盯上”了这个宇宙中的美丽“风车”。他们使用昴星团望远镜对M81的恒星晕进行了研究,并且给出了迄今为止对恒星晕最为详尽的分析。值得一提的是,日本国家天文台的昴星团望远镜口径为8.2米,位于夏威夷的莫纳克亚山天文台,是被以昴星团这个疏散星团的名字来命名的。

  根据现有的研究可知,对于大部分盘星系来说,主要由中心的高密度核球结构、密度较大的扁平状星系盘和恒星分布较少的外部球状晕结构组成。这个相对较为弥散的球型晕中主要还包含了恒星晕、星系冕(主要由热气体构成)和暗物质晕。以我们的银河系为例,盘星系(银盘)的四周都呈球状分布着恒星和球状星团,其中主要都是星系里最年老、最贫金属的恒星,这些就被称为恒星晕。星系中只有大约百分之一的恒星质量存在于恒星晕中,而且比较暗弱所以一直难以观测,但它们实际上却又是研究星系形成和演化的关键线索。

  对于M81以及其他类似银河系质量星系的恒星晕所呈现的特征,天文学家一直无法完全理解。于是,由密西根大学Adam Smercina领导的团队利用昴星团望远镜超素相机(HSC)对M81的恒星晕展开了深入观测。这次的研究结果揭示出了惊人的细节,第一次给出了在并合过程中的恒星晕演化的完整视图。

  根据观测数据,研究人员回溯了M81的演化历史:在一段宁静期后,早期的M81吞噬了接近小麦哲伦云质量大小的物质;现在它正与NGC 3077、M82一起发生并合,而且这也已经快速影响到了M81本身的恒星晕,有大量富金属物质被不断注入其中。研究人员预计,在未来的数十亿年里,与M82的并合会彻底改变M81现在的恒星晕性质,它将从一个小质量、贫金属性的晕,摇身一变成为一个超大质量、富金属性的恒星晕。

  作者:冯翀

本文来自:中国数字科技馆
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