近日，以中国科学院上海天文台星团和银河系结构课题组博士后 Sakurako Okamoto 为首的国际合作团队发现了一次星系蚕食事件——离我们最近的星系之一 M81 正在逐步吞噬两个相邻的更小星系，这也是第一次探测到本星系群之外的星系蚕食事件，表明了星系尺度上的等级成团模型。目前该工作已经发表在国际核心期刊《天体物理杂志通讯》（ Astrophysical Journal Letters）。
提到星系的成长，等级成团是最受青睐的理论模型。该模型认为，类似于我们的银河系这样的星系是从原初密度场的小尺度扰动，形成小结构，然后通过若干次吸积和并合过程而形成的。如果某些小结构足够幸运，避免了多次被吞噬或并合的命运，便有可能留存下来，成为今天我们观测到的矮卫星星系。因此，对卫星星系、旋涡星系的大尺度结构及晕中恒星性质的研究，是理解等级成团模型的关键。
过去十年中，通过大型测光巡天，天文学家已经在银河系和临近的仙女座星系（ M31 ）中发现了不少新的卫星星系、恒星流和过密度区。利用对星系中恒星性质的细致探究，重构出星系的早期恒星分布，这种方法被称为“星系考古学”或“近场宇宙学”。
直到现在，仅仅只有银河系和仙女座星系的周边，是唯一已开展“星系考古学”的地方。在那里，巡天观测足够深，为等级成团模型的验证提供了可靠数据。但是在本星系群之外的类似研究却是匮乏的。为什么呢？“如果要进行星系考古，需要让观测满足这样几个要求：分辨率足够高，覆盖的范围足够宽，观测得足够深。要对本星系群外的星系进行这样的观测比较难。” Sakurako Okamoto 说。
近日，以 Sakurako Okamoto 为首的国际合作团队使用了夏威夷冒纳凯阿（ Mauna Kea ）天文台的昴星团大型天文望远镜（ Subaru ）观测了一个临近的漩涡大星系 M81 以及它的邻居们—— M82 和 NGC3077 。
根据昴星团望远镜的 HSC 相机提供的数据，天文学家观测到投影方向上距离 M81 中心约50万光年的区域，看到了大量的年轻的主序恒星、老年红巨星、红超巨星和渐近巨星。
该工作发现，对于年轻的主序恒星和中心正在进行氦燃烧的恒星，更亮的恒星主要分布在M81的内盘，而集中在外围的年轻恒星普遍更暗，其本身亮度的分布与 M81 和 NGC3077 之间的恒星流相似。正如图2左图展示，这些潮汐特征里的恒星年龄彼此相当，表明了 M81 最近在逐步蚕食 M82 和 NGC3077 。
数据显示，这三个主星系的延展恒星晕相互交叠，而且 M82 和 NGC3077 的外侧区域有被严重扰动的印记。它们很可能是近期引力潮汐撕裂造成的。
有趣的是， KDG 61 和 BK5N 等卫星星系在图2左图未出现，却在右图露面，这表明了它们并不是三个主星系近期相互作用的产物。
Sakurako Okamoto 对这个项目做了这样的评价：“我们对 M81 群的全景视图表明了，基于低表面亮度恒星区的研究结果与曾经基于中性氢分布的结果相符合。综合基于 HSC 宽视场巡天（昴星团战略计划之一）的星系考古研究，我们希望了解卫星星系的存在和性质，确定旋涡星系的大尺度结构以及晕中恒星性质。”
图1：基于 HSC 观测数据的伪色合成图。上图包括了 M81 、 M82 和 NGC3077 ，视场直径为1.5度。左下： M81 ；中下： M81 的旋臂；右下：该研究工作所分析的照片的颜色合成图。（图片版权： NAOJ / HSC 项目）
图2： M81 、 M82 和 NGC3077 周围的年轻主序星和红巨星。左图：黄色和蓝色分别对应更亮和更暗的恒星；右图：颜色由蓝到黄对应了更高的金属丰度。（图片版权： NAOJ ）
来源：中国科学院上海天文台
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