Картування швидкостей зірок навколо гігантської еліптичної галактики показує її асиметричну структуру. Дослідники виявили, що галактика M87, яку раніше вважали симетричною, насправді є асиметричною. Вони визначили, що її надмасивна чорна діра має масу в 5,37 мільярда разів більшу за масу Сонця, що може допомогти їм дізнатися про обертання чорної діри.

Якщо дивитися з Землі, гігантська еліптична галактика M87 — це просто двовимірна крапля, яка виглядає ідеально симетричною, тому є улюбленою ціллю для астрономів-любителів.

Проте новий, дуже детальний аналіз руху зірок навколо її центральної надмасивної чорної діри — першої чорної діри, зображеної телескопом Event Horizon Telescope (EHT) у 2019 році — показує, що вона не така ідеальна, як здається. Насправді M87 дуже асиметричний, як червона картопля. Найкоротша вісь галактики становить приблизно три чверті (72,2%) довжини її довгої осі, тоді як проміжна вісь становить приблизно сім восьмих (84,5%) довжини довгої осі.

Знаючи це, астрономи Каліфорнійського університету в Берклі змогли з високою точністю визначити масу надмасивної чорної діри в ядрі галактики, оцінивши її в 5,37 мільярда мас Сонця. Для порівняння, у центрі нашого Чумацького Шляху розташована масивна чорна діра, яка всього в 4 мільйони разів перевищує масу Сонця.

Вони також змогли виміряти обертання галактики, яке є відносно спокійним 25 кілометрів на секунду. Цікаво, що вона обертається не навколо жодної з головних осей галактики, а навколо осі, яка віддалена на 40 градусів від довгої осі її двовимірного зображення, яке спостерігалося за допомогою космічного телескопа Хаббл. Стереореконструкція галактики M87 і більш точне значення маси центральної чорної діри можуть допомогти астрофізикам дізнатися про характеристику чорної діри, яку вони раніше не могли визначити для будь-якої чорної діри: її обертання.

«Тепер, коли ми знаємо напрям чистого обертання зірок у M87 і маємо оновлену масу чорної діри, ми можемо поєднати цю інформацію з дивовижними даними від команди EHT, щоб обмежити обертання», — сказав Чунг-Пей Ма, професор астрономії та фізики Каліфорнійського університету в Берклі, який очолював дослідницьку групу. «Це може вказувати на певний напрямок і діапазон обертання чорної діри, що було б чудово. Ми працюємо над цим».

Подальший аналіз для визначення справжньої форми гігантських еліптичних галактик — галактик із найбільшими чорними дірами в їх ядрах — допоможе астрономам краще зрозуміти, як утворюються великі галактики та великі чорні діри, і може допомогти астрономам краще інтерпретувати сигнали гравітаційних хвиль. Ма очолює довгострокове дослідження надмасивних чорних дір, яке охрестили МАСИВНИМИ.

У той час як спіральні галактики, як правило, малі, швидко обертаються та мають добре впізнавану форму млинця, гігантські еліптичні галактики обертаються повільно та мають пухлий вигляд, їх тривимірну форму важко розрізнити. Подібно до M87, найбільшої галактики у величезному скупченні галактик Діви, гігантські еліптичні галактики виросли внаслідок злиття багатьох інших галактик. Ймовірно, саме тому центральна чорна діра M87 така велика — вона асимілювала центральні чорні діри всіх галактик, які вона поглинула. Загалом галактика містить близько 100 мільярдів зірок, що в 10 разів більше, ніж Чумацький Шлях.

Ма, аспірант Каліфорнійського університету в Берклі та провідний автор Емілі Ліпольд і Джонел Уолш з Техаського університету A&M у Коледж-Стейшн змогли визначити тривимірну форму M87 завдяки відносно новому точному інструменту, встановленому на телескопі Keck II, одному з подвійних 10 телескопів. метрові телескопи Keck на вершині Мауна-Кеа, вулкана на Гаваях. Інтегральний польовий спектрометр під назвою Keck Cosmic Web Imager (KCWI) дозволив Ма та її команді вимірювати спектри зірок у центрі галактики.

Вони направили телескоп на 62 суміжні місця в галактиці, повністю охоплюючи область приблизно 70 000 світлових років у поперечнику, і записали спектри зірок у цій області. Спостереження охоплюють центральну область — приблизно 3000 світлових років у поперечнику — де гравітація значною мірою домінує надмасивною чорною дірою, а також зовнішню частину, де домінує темна матерія. Хоча телескоп не може розрізнити окремі зірки — M87 лежить приблизно в 53 мільйонах світлових років від Землі — спектри можуть виявити діапазон швидкостей у кожному пікселі кожного зображення. Це достатньо інформації, щоб обчислити гравітаційну масу, навколо якої вони обертаються.

«Це ніби дивитися на рій зі 100 мільярдів бджіл, які обертаються своїми щасливими орбітами», — сказала Ма, професор фізичних наук Джуді Чендлер Вебб. «Хоча ми дивимось на них здалеку й не можемо розрізнити окремих бджіл, ми отримуємо дуже детальну інформацію про їхні колективні швидкості. Справді, чудова чутливість цього спектрографа дозволила нам так повно скласти карту M87».

Поверхня Марса, на перший погляд, досить безлюдне місце. Ґрунт у багато разів сухіший, ніж найсухіша пустеля на планеті Земля, температура коливається від однієї крайності до іншої, а повітря неймовірно розріджене та токсичне. І все ж є багато доказів того, що колись планета була набагато теплішою та вологішою, на її поверхні було багато проточної та стоячої води. З часом, коли атмосфера Марса повільно зникала, значна частина цієї води була втрачена в космос, а те, що залишилося, здебільшого зосереджено навколо полюсів у вигляді льодовикового льоду та вічної мерзлоти.

Протягом багатьох років космічні агентства відправляли роботизовані посадочні апарати, марсоходи, орбітальні апарати та літальні апарати на Марс, щоб дізнатися більше про те, коли відбувся цей перехід і скільки він тривав. За даними китайської місії Tianwen-1, яка включає марсохід Zhurong, рідка вода могла з’явитися на поверхні Марса пізніше, ніж вважалося раніше.

Згідно з новими дослідженнями Китайської академії наук (CAS), марсохід Zhurong спостерігав багаті сіллю дюни в регіоні Utopia Planitia, які показали тріщини та кірки, що вказує на можливу присутність води ще кілька сотень тисяч років тому. Дослідницьку групу спільно очолили Сяогуан Цінь і Сю Ван з Ключової лабораторії кайнозойської геології та навколишнього середовища в Інституті геології та геофізики; і Сінь Рень і Цзяньцзюнь Лю з Ключової лабораторії дослідження Місяця та глибокого космосу (частина Національної астрономічної обсерваторії).

До них приєдналося багато додаткових дослідників із відповідних установ, Коледжу наук про Землю та планети та Інституту фізики атмосфери. Їхні висновки були описані в статті, яка з’явилася в Science Advances 28 квітня.

Як вони описують, марсохід Zhurong спостерігав цікаві особливості на поверхні дюн Барчан в Utopia Planitia, величезній рівнині та найбільшому ударному басейні в Сонячній системі. Ці дюни є характерною рисою північної півкулі Марса, схожою на дюни, які з’являються в пустелях по всій Землі.

Вони є результатом сильного вітру, який осідає пісок у формі півмісяця, вигнутою стороною в напрямку вітру. Спостерігаючи за ділянкою дюн у південній частині Планіції Утопія, Чжуронг помітив кірки, тріщини, агрегати та яскраві багатокутні хребти.

Команда прийшла до висновку, що ці елементи утворилися з невеликих кишень води від танення морозу або снігу, змішаного з мінеральними солями. Після сублімації води в атмосфері Марса залишилися шматки твердої кори та пухкого матеріалу, а також западини та хребти. Подібно до інших особливостей, які утворилися в присутності води, вони потім збереглися надзвичайно холодною та сухою атмосферою Марса.

Але на відміну від інших об’єктів, яким сотні еон або мільярди років, команда вважає, що ці об’єкти сформувалися між 1,4 мільйона і 400 000 років тому (можливо, навіть нещодавно). Як вони пояснюють у своїй статті, команда змогла виключити можливість того, що замерзлий вуглекислий газ («сухий лід») і вітер були відповідальними:

«Замість цього найвірогіднішою причиною є солена вода від талого морозу/снігу. Це відкриття проливає світло на більш вологі умови сучасного марсіанського клімату та дає важливі підказки для майбутніх дослідницьких місій з пошуку ознак існуючого життя, особливо в низьких широтах. з порівняно теплішою, більш сприятливою температурою поверхні».

Протягом періоду, про який йдеться, марсіанське середовище було майже таким же, як і сьогодні (тобто надзвичайно холодним і сухим). Таким чином, ці знахідки вказують на те, що гідрологічний цикл існував на Марсі зовсім недавно, набагато раніше, ніж вважалося раніше.

Команда також запустила комп’ютерне моделювання та поєднала його зі спостереженнями, зробленими іншими роботизованими місіями. Це вказує на те, що умови можуть бути придатними в інших регіонах Марса для утворення морозу та льоду в певні пори року, що призводить до подібних особливостей в інших місцях.

Це узгоджується зі спостереженнями, зробленими роботизованими місіями після того, як місії NASA Viking 1 і 2 досліджували Марс наприкінці 1970-х років. Проте вчені дотримувалися загальної думки, що ранкові заморозки трапляються лише в певних місцях і за дуже обмежених умов.

Це відкриття вказує на те, що сьогодні на Марсі в інших регіонах можуть бути періодичні плями рідкої води, хоча їх кількість буде дуже невеликою. Як стверджують автори дослідження:

«Це відкриття проливає світло на більш вологі умови сучасного марсіанського клімату та дає ключові підказки для майбутніх дослідницьких місій, які шукатимуть ознаки існуючого життя, особливо в низьких широтах із порівняно більш високою та придатнішою температурою поверхні».

Це відкриття також може вказувати на існування невеликих ділянок родючого ґрунту, де мікробне життя все ще може існувати сьогодні. Звичайно, необхідні додаткові дослідження, перш ніж щось із цього можна буде сказати з упевненістю. Ці дослідження, можливо, доведеться чекати на майбутніх місіях, оскільки марсохід ще не прокинувся від сплячки.

За словами Чжана Жунцяо, головного конструктора Tianwen-1, це, ймовірно, пов’язано з накопиченням пилу на сонячних батареях марсохода. Подібно до місій NASA Insight і Opportunity, це може перешкодити місії працювати знову.

Після того, як він зійшов із посадкового модуля Tianwen-1 22 травня 2021 року, марсохід провів приблизно рік, досліджуючи поверхню Марса, перш ніж увійти в сплячку 20 травня 2022 року. Оскільки він був розроблений для роботи лише 90 марсіанських днів або 93 земні дні, марсохід значно перевищив запланований термін служби.

Станом на 5 травня 2022 року Zhurong також вдалося подолати поверхню на 1921 метр. Якщо Національне космічне агентство Китаю не зможе відновити марсохід найближчим часом і вирішить завершити місію, Zhurong не міг би вибрати більш глибоке відкриття! Ця стаття була спочатку опублікована в Universe Today.