M81的神秘恒星晕

作者：冯翀 来源：中国数字科技馆

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。