Звездные гало — это сферические популяции звезд и шаровых скоплений, окружающих большинство дисковых галактик, обычно содержащие самые старые и самые бедные на металлы звезды. Следовательно, они могут иметь решающее значение для лучшего понимания формирования и эволюции галактик. Но из-за низкой светимости звездные гало, как правило, трудно наблюдать.

Расположенная на расстоянии около 12 миллионов световых лет, M81 представляет собой спиральную галактику, которая примерно вдвое меньше Млечного Пути. Обнаруженная в 1774 году, она принадлежит к группе галактик M81, в которую входят также Мессье 82 (M82), NGC 3077 и десятки других галактик. В настоящее время M81 взаимодействует с M82 и NGC 3077, что делает его ближайшим значительным объединением галактик.

Астрономов удивляет, что M81, как и другие галактики с массой Млечного Пути, демонстрирует невероятный диапазон свойств звездного гало. Происхождение такого разнообразия до сих пор неясно, и подробное его исследование может пролить больше света на эту загадку.

Астрономы во главе с Адамом Смерциной наблюдали ореол M81 с помощью Subaru Hyper Suprime-Cam (HSC) на телескопе Subaru. Наблюдения были проведены в 2015 году и показали ореол M81 в беспрецедентных деталях.

Исследование дало первое полное представление об эволюции звездного гало галактики в течение всего процесса слияния. В частности, они сняли гало M81 до беспрецедентной эквивалентной яркости поверхности в V-диапазоне более 34 мег/дсек2 и сделали первую в мире карту плотности звездных масс для звездного гало с массой Млечного пути за пределами Местной группы.

Исследование показало, что общая прошедшая аккрецированная звездная масса для M81 составляет около 1,16 миллиарда солнечных масс, в то время как гало-металличность M81, находящаяся в радиусе около 98 000 световых лет, составляла -1,2. Металличность соответствует прошлой аккрецированной массе галактики относительно соотношения масса-металличность звездного гало.

Закодированная в металличности карта красных ветвей-гигантов подтвердила тройное взаимодействие между M81, M82 и NGC 3077. Она подчеркнула резкий контраст между свойствами гало M81 на больших радиусах и обломками металла вокруг взаимодействующих спутников. Масса приливного мусора, который в настоящее время не связан с M82 и NGC 3077, оценивается примерно в 600 миллионов солнечных масс.

«Вместе эти измерения позволяют собрать воедино сагу о M81. Этот аналог Млечного Пути имел тихую историю, аккрецируя когда-то самое большее спутник, массой Малого Магелланового Облака. Его нынешние слияния с M82 и NGC 3077 уже изменили свойства звездного гало M81 в короткие сроки, обеспечивая существенное вливание несвязанного материала, богатого металлами», — заключили астрономы.

Ученые предполагают, что в ближайшие несколько миллиардов лет слияние с M82 превратит гало M81 из одного из наименее массивных и самых бедных по металлу в одно из самых массивных и богатых металлом гало, известных на сегодняшний день.