|
Панорамные виды сверхмассивных черных дыр
|
|
|
|
Данные, опубликованные в рамках Слоановского цифрового обзора неба (SDSS), знаменуют собой значительное расширение исследований аккрецирующих сверхмассивных черных дыр (СМЧД). В рамках пятого поколения обзора (SDSS-V) программа Black Hole Mapper (BHM) предоставляет беспрецедентные данные о массах, росте и физике квазаров и активных галактических ядер (АГЯ) на протяжении космического времени.
|
|
|
|
Выпуск данных 20 (DR20) представляет первые оптические спектры BOSS из Южного полушария, собранные в обсерватории Лас-Кампанас (LCO) в Чили, наряду с расширенными наблюдениями из обсерватории Апачи-Пойнт (APO) в Нью-Мексико. В общей сложности DR20 публикует более 3,3 миллиона оптических спектров по 500 000 галактикам и 1,5 миллионам звезд, обеспечивая многоволновые открытия в координации с космическими обсерваториями. Раскрывая тайны высокоэнергетической Вселенной с помощью eROSITA
|
|
|
|
Одним из ключевых достижений проекта Black Hole Mapper в DR20 является SPIDERS (SPectroscopic IDentification of Erosita Sources). Сочетая оптическую спектроскопию SDSS с рентгеновскими картами неба, полученными в рамках миссии eROSITA, SPIDERS обеспечивает оптическую идентификацию и точные измерения расстояний (красных смещений) для приблизительно 200 000 рентгеновских объектов. Это представляет собой самое масштабное и однородное спектроскопическое исследование рентгеновских источников, когда-либо проводившееся.
|
|
|
|
Хотя SPIDERS регистрирует десятки тысяч излучающих рентгеновские лучи скоплений галактик и энергетических звездных систем, подавляющее большинство этих высокоэнергетических источников представляют собой активно аккрецирующие сверхмассивные черные дыры — известные как активные галактические ядра (АГЯ) или квазары.
|
|
|
|
|
|
|
Картирование космической структуры и демографии черных дыр
|
|
|
|
Рентгеновское излучение действует как маяк, позволяя астрономам заглядывать непосредственно в центральные двигатели этих гигантских черных дыр и исследовать горячие рентгеновские короны, окружающие их. Измеряя «функцию рентгеновской светимости» — по сути, перепись, отслеживающую количество черных дыр, существующих при различных уровнях мощности и космических эпохах, — ученые могут проследить рост сверхмассивных черных дыр от нашего космического окружения до красных смещений около шести, приближаясь к «космическому рассвету» ранней Вселенной.
|
|
|
|
Благодаря объединенному охвату обширного неба SDSS и eROSITA, этот новый набор данных предоставляет самые точные на сегодняшний день ограничения на самые редкие и яркие квазары. Обзор показывает, что на ранних этапах было больше гигантских черных дыр и более высокая пространственная плотность самых ярких активных галактических ядер на высоких красных смещениях, чем предполагалось ранее. Это показывает, что быстрорастущие гигантские черные дыры были удивительно распространены в ранней Вселенной.
|
|
|
|
Обнаружено больше «скрытых» черных дыр, где традиционные оптические и ультрафиолетовые обзоры неба пропускают значительную часть аккрецирующих черных дыр, особенно на низких светимостях и экстремальных расстояниях.
|
|
|
|
Кроме того, рассчитав общий накопленный рост черных дыр за время, исследователи обнаружили, что черные дыры, отобранные по мягкому рентгеновскому излучению, составляют лишь меньшую часть общей массы черных дыр в локальной Вселенной. Это означает, что от 70% до 90% всего роста сверхмассивных черных дыр происходило за плотными завесами пыли и газа или в фазах, когда даже рентгеновское излучение было подавлено.
|
|
|
|
«Этот релиз знаменует собой кульминацию более чем десятилетнего совместного планирования и научного обмена между немецким консорциумом eROSITA и проектом Sloan Digital Sky Survey», — сказал доктор Андреа Мерлони, главный исследователь eROSITA и научный сотрудник проекта BHM.
|
|
|
|
«С помощью DR20 мы демонстрируем не только то, что объединение рентгеновских и оптических спектроскопических данных открывает новые и оригинальные научные перспективы в астрофизике, но и то, что крупные, международные и разнообразные коллаборации могут эффективно работать вместе в течение многих лет над достижением общей цели».
|
|
|
|
Поскольку сверхмассивные черные дыры сами по себе слишком далеки и компактны для прямого изображения, программа BHM использует характерную для квазаров изменчивость в рамках нескольких временных подпрограмм:
|
|
|
|
Захватывая быстрые, повторяющиеся спектры целевых полей квазаров в масштабах времени от дней до лет, программа BHM Reverberation Mapping (RM) измеряет временные задержки между светом, излучаемым центральным аккреционным диском, и окружающей областью широких линий. Это позволяет получить прямые геометрические измерения масс черных дыр в широком диапазоне красных смещений.
|
|
|
|
Программа SDSS-V All-Quasar Multi-Epoch Spectroscopy (AQMES), отслеживающая десятки тысяч квазаров на протяжении нескольких эпох, фиксирует динамические изменения, выбросы аккрецирующего газа, кандидатов в двойные сверхмассивные черные дыры и квазары с резко меняющимся внешним видом, переходящие между состояниями.
|
|
|
|
SDSS-V в очередной раз показала, что природа гораздо более непредсказуема, чем считалось ранее. Это стало ясно по мере поступления спектров, некоторые из которых отличались таким огромным разнообразием, что нарушили работу давно разработанных стандартных автоматизированных конвейеров анализа. Команде потребовалось визуально изучить спектры, и результаты этой работы публикуются в рамках DR20.
|
|
|
|
«Было здорово быть частью команды, которая изучала этих странных существ и училась с ними справляться! Это сделает итоговый проект SDSS-V/DR22 еще лучше», — сказала доктор Мара Сальвато, старший научный сотрудник MPE и один из координаторов сотрудничества eROSITA/SDSS-V.
|
|
|
|
«SDSS, в том числе в координации с другими крупномасштабными и многоволновыми обзорами, такими как eROSITA, продолжает оставаться интригующим и широко доступным ресурсом для дальнейшего изучения активных сверхмассивных черных дыр — благодаря (иногда удивительно) огромной и изменяющейся во времени светимости, которую они питают, охватывающей большую часть электромагнитного спектра», — отметил доктор Скотт Андерсон, руководитель программы BHM.
|
|
|
|
«Вдохновляет видеть, как появляются захватывающие исследования, и зачастую они проводятся на международном уровне, в том числе молодыми исследователями».
|
|
|
|
«Вдохновляет видеть, как появляются захватывающие исследования, и зачастую они возглавляются на международном уровне, в том числе молодыми учеными».
|
|
|
|
Роботизированная точность на обоих полушариях
|
|
|
|
Этот оперативный скачок стал возможен благодаря роботизированной системе фокальной плоскости (FPS) SDSS-V, установленной как на 2,5-метровом телескопе Фонда Слоуна в APO, так и на 2,5-метровом телескопе du Pont в LCO. Эти автоматизированные позиционирующие роботы быстро настраивают оптические волокна для подачи сигнала в высокопроизводительные спектрографы BOSS, значительно ускоряя скорость многообъектных наблюдений и обеспечивая динамические режимы наблюдений «цель по возможности» (ToO).
|
|
Открытый доступ к данным для мирового научного сообщества
|
|
|
|
В соответствии с четвертьвековым наследием Слоуновского цифрового обзора неба, все данные DR20 Black Hole Mapper находятся в открытом доступе для исследователей, преподавателей и общественности по всему миру.
|
|
|
|
Через сервер научного архива (SAS) и сервер каталогов (CAS) любознательные люди могут получить доступ к спектрам, табличным данным и соответствующим каталогам eROSITA через SciServer Compute и SQL-запросы. Веб-интерфейсы SDSS Zora и Valis позволяют пользователям интерактивно искать метаданные целей, проверять спектральные маски и сравнивать наблюдаемые спектры с теоретическими моделями непосредственно в браузере или программно с помощью Python.
|
|
|
|
В рамках DR20 также предоставляется ряд дополнительных каталогов (VAC) и учебных пособий, включая специализированные VAC для подгонки активных галактических ядер (АГЯ), каталоги визуальной проверки и пошаговые руководства в Jupyter Notebook, которые помогут пользователям в многоволновом анализе.
|
|
|
|
«Давно известно, что квазары изменяются, и чрезвычайно интересно, что мы достигли точки, когда можем использовать эти изменения в масштабе, на разных частотах, чтобы узнать больше о том, как черные дыры растут и эволюционируют в течение космического времени», — сказала директор SDSS-V Джуна Коллмайер.
|
|
|
|
«Сочетание оптического и рентгеновского излучения чрезвычайно эффективно, и мы гордимся тем, что работаем с командой eROSITA в рамках этого межпроектного сотрудничества».
|
|
|
|
Источник
|
