雪茄星系(也称为梅西耶82,NGC 3034,梅西耶M82或M82)是距离约1200万光年远,位于
大熊座,属于
M81星系团的
星暴星系。它的亮度大约是整个
银河系的5倍,中心更比我们
银心亮100倍。
星暴活动被认为是与邻近的梅西耶
波德星系交互作用所引起的。作为最接近我们的星暴
星系,M82是这类型星系最典型的例子。SN 2014J,一颗Ia型
超新星,是2014年1月21日在这个星系内发现的超新星。在2014年,研究M82的科学家发现已知最明亮的
脉冲星,命名为M82 X-2。
名称由来
科学家采用红外线光学技术进行观测时,“M82”就呈现出
雪茄模样,故有“雪茄”星系之雅称。采用X光技术进行观测时,则呈现出另一种图像。
星系特征
观测表明,它是大质量年轻
恒星的‘温床’,斯皮策(Spizer)空间望远镜拍摄到它的红外像,第一次揭示出这些恒星的‘大火’周围有‘
烟雾’。“雪茄星系”正经历中年时代活跃的恒星形成期。
概述图右边就是M82的红外‘假彩像’,跟左侧的
可见光像对比,可以看到,侧对着我们的(蓝白色)不规则形
星系M82的主要部分,在其上、下的云(红色)形如
凤蝶总科的飞翅,这比其它星系周围见到的云都亮,是以前未曾见到的,说明该星系抛出了大量尘埃,尘埃成分可能类似于汽车排放的物质——芳香族
碳氢聚合物。在星系中,
恒星的燃烧反应产物抛射到星际空间。M82的尘烟可真大,‘吹’到星系主面两旁20000光年,远远超出恒星所在范围。
曾观测到M82向外投射的两个锥形热气体云,而今
斯皮策太空望远镜又揭示抛出的尘云。M82正经历中年时代活跃的
恒星形成期,在它的核心区发生最激烈的暴发式恒星形成。
银河系是比较安稳的地方,恒星的产生和衰亡过程进行得较平缓,尘埃主要集中在银道面附近。
M82的远红外
波段观测发现其光度超过
太阳300亿倍,这是厚厚尘埃被
恒星加热的结果,暗示一个新生炽热大质量恒星聚集区域的存在。
与类似银河系的正常
螺旋星系相比,M82恒星形成活动的强度大了约400倍,相应的,其气体消耗
速率远高于银河系。
M82与
波德星系、NGC 3077等
星系处于同一个系统,通过弥漫的氢云相连,整个系统都存在丰富气体,但只有M82处于剧烈
星暴状态。M82与其临近的大星系M81相互作用,是造成M82一切骚乱的原因。
观测
用6英寸(15厘米)或更大的望远镜能够看到,有一个奇特的垂直尘埃带切过它的核。它的
星等是+9.3等,
赤经09h56.2m,
赤纬+69°24′,视大小11X5。M81 距离
地球1400万光年。
双星
M82星系与它的近邻星系
波德星系是一对物理双星(可在
北半球观测到),它是II型
不规则星系的原型,即一个不规则的“圆盘”。其核心区因为与M81星系的密近会合而发生着戏剧性的变化--正在经历一场激烈的星爆并展现出其壮观的暗带。这些狂暴的外爆气体流也是强烈的
射频源,Henbury Brown于1953年发现他们,它起初被命名为
大熊座A(Ursa Major A,大熊座中最强的射频源),并作为3C 231收入剑桥
射电源第三星表。
红外
在红外
波段,M82是天空中最明亮的
星系,这就是所谓的红外超现象(波在红外波段的亮度远强于
可见光波段)。这种现象同样可在星系M51、
NGC 5195以及NGC 5128(
人马座A)中观测到。正如John Mallas所描述的那样,它看起来就像一条银色带。
构造
M82在之前被认为是一个
不规则星系,但在2005年以近红外线的观察发现他有对称的两条
尾旋臂。这些螺旋臂是从近红外线的影像中,减除轴对称
指数函数盘面才检测出来的。即使是从近红外线的影像中检测出螺旋臂,它们依然跛盘面更偏蓝。由于M82盘面的高面亮度,我们又以高
转轴倾角的侧面(〜80°)观察,因此螺旋臂就被错过了,再加上在
可见光影像中错综复杂的丝状尘埃结构,使得螺旋臂显得模糊而未被看见。这两条螺旋臂由近红外影像的棒的两端可以追寻到3个
星系盘的长度大小。假定
巴雷特-82重型狙击枪的北端离我们较近,大部分的文献一样,观察到的旋转方向暗示悬臂是落后的。
星暴区域
在2005年,
哈勃空间望远镜显示在星暴核心偶197个年应的大质量
星团。这些星团的平均质量大约是200,000太阳质量,因此星暴核心是充满活力的高密度环境。整个星系的中心,年轻
恒星正以远超过我们整个
银河系10倍的
速率在诞生。
核心
在M82的核心,活跃的星暴区域直径过500秒差距。以
可见光的波长在这个区域检测出4个高面亮度区域或丛集(标示为A、C、D和E),这些丛集屡屡对应于已知的X射线、红外线、和电波。因此,它们被认为是从我们的角度最不被遮挡的
星暴群集。M82独特的双极流(或超级
星风)似乎集中在丛集A和C,以及由在丛集中频率为每10年发生一次的
超新星释放出来的能量所驱动。
钱德拉太空望远镜侦测到的X射线辐射波动,排放自距离M82中心约600光年的位置。天文学家们大胆的假设这个波动的排放来自
中等质量黑洞,其质量大约在200〜500太阳质量之间。像多数的
星系一样,M82是个
超大质量黑洞的
宿主星系,以
恒星动力学测量,在它中心的黑洞质量估计是3 x 10太阳质量。
未知的天体
在2010年4月,
曼彻斯特大学在卓瑞尔河岸天文台工作的天文学家报告在M82有未知的天体。这个天体开始发出
无线电,但是它排放的方式与之前在
宇宙中任何其它地方曾见过的模式都不同。关于这个未知天体的性质有好几种理论,但没有一个能与观测的资料完全吻合。它曾经被认为是个不寻常的"微
类星体",有着非常高的无线电亮度与低的X射线亮度,而且相当稳定,它可能与低X射线亮度的
星系微类星体SS 433类似。然而,所有已知的微类星体都产生大量的X射线,而该
天体的X射线通量在阈值之下。这个天体与M82的中心有好几弧秒的距离,不太可能与黑洞相关联。它有着明显的超
光速,相对于星系中心是光速的4倍。在
超大质量黑洞,视
超光速运动与
相对论性喷流是一致的,并不表示它的来源本身的移动超过光速。
M81触发星暴
邻近的
螺旋星系M81在小望远镜下呈现配对的突起,M82正受到这个体积更大的邻居影响。由
引力造成的潮汐力使这个
星系变形,这个过程大约开始于一亿年前。这种交互作用使
恒星形成的
速率是"正常"星系的10倍。
最近,M82至少经历了一次的
潮汐遭遇,M81导致大量气体在2亿年前注入到星系的核心。最接近的一次遭遇大约发生在2–5×10年前,和导致集中的爆发与
星团年龄相对应的峰值标志分布。这次星暴开始于5,000万年前,以每年10M⊙的速率进行。两个后续的星暴,最后一次(4-6百万年前)可能形成在核心的星团,包括超星团(super star clusters,SSCs)和较轻的伙伴。
低表面亮度星系
奇怪的是,在M82盘面上的
恒星似乎是在5亿年前爆发出来的,离开盘面到处都是数百个性质类似
球状星团的丛集(较年轻),但在1亿年前离开这个星系
星暴中心的迷人之处就不再有
恒星形成,在10亿年前
星系晕的恒星形成率就很低。解释这种特性的建议是M82在与它巨大的邻居产交互作用触发星暴之前,是一个低表面亮度星系。
忽略它们各自与我们在距离上的任何差异,
波德星系和M82的中心在视觉上相隔约130,000光年,确实的分离是300+300−200kly。
2014年的超新星
在2014年1月21日19.20 UT,
伦敦大学学院伦敦大学天文台的的训练天文台,由史蒂夫·福西博士指导的一组4位学生,在M82发现一颗 +11.7等
恒星。在1月23日,它的
视星等升高至 +10.9等。检查稍早时对M82的观测,发现这颗超新星在1月15、16、17、19、20、和22日都已经存在,光度从 +14.4等到 +11.3等,但在1月14日
极限星等 +17等的资料中却毫无踪影。最初建议它可能成为达到 +8.5等,进入
双目望远镜和小望远镜都能看见的范围内,但它在2014年1月31日就达到峰值,实际上只是较为黯淡的 +10.5等。初步分析将它的分类为一颗"年轻、偏红的Ia
超新星"。国际屯学联合会给予的名称是SN 2014J。SN 2014J是近几十年来最靠近
地球的超新星之一。SN 1993J是距离相似的一颗超新星,在与它邻近的巨大
星系波德星系出现,在
大麦哲伦星系的SN 1987A则更为接近。SN 2014J是继SN 1972E之后,最接近地球的Ia 超新星。
发现
最近,“哈勃”在M82中发现了百余颗新生的
球状星团,估计它们的生成与M82、M81两星系的密近会合有着直接的关系。据推测,最近的一次
潮汐引力相互作用发成在过去5千万到几亿年间:STScI的最拟和值为6亿年前,至此以后长达亿年之久的
强相互作用事件拉开了帷幕。
作为M81
星系群中的一员,M82与之相隔1200万光年。
M82与
波德星系一起于1774年12月31日由Johann Elert Bode发现,在其
星表中编号为No. 18;他描述M82为“暗淡的
光斑”、“苍白的长条形”、与M81相隔0.75度。1779年8月Pierre Méchain重新发现了这两个“暗淡的光斑”--M81、M82
星系,并将其观测结果汇报给梅西耶,后者在1781年2月9日完成了两个星系的位置测量后,将它们收入星表。
M82在梅西耶星体中属于少数几个同时被Herschel编号的天体,在威廉姆·赫歇耳公布于1802年9月30日的一份观测报告中它的编号为H IV.79(通常赫歇耳会尽量避免编录
M99)。
William Parsons伯爵三世(Rosse家族的第三代传人)是第一个指出M82中心区具有暗尘带以及可见
光斑的天文学家。
Halton Arp在他的
特殊星系表
中将M82编号为No. 337。
Lebofsky、Rieke以及Kailey报告在M82中观测到了
超新星1986D,这在Kenneth Glyn Jones的书中有所提及。但这次“超新星”事件被证明是一次误报。实际上,一个变化微小的2微米波长红外源是这次错误的元凶。
参考资料
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