Nowy „katalog kwazarów” służy jako trójwymiarowa księga historii Wszechświata.
Astronomowie stworzyli nową mapę aktywnych supermasywnych czarnych dziur znajdujących się w jądrach galaktyk. Nazywane kwazarami, świecące czarne dziury są, jak na ironię, jednymi z najjaśniejszych obiektów we Wszechświecie.
Nowa mapa rejestruje lokalizację około 1,3 miliona kwazarów w przestrzeni i czasie, z najodleglejszymi świecącymi jasno, gdy Wszechświat liczący dzisiaj 13,7 miliarda lat miał zaledwie 1,5 miliarda lat.
Ten katalog kwazarów różni się od wszystkich poprzednich tym, że daje nam trójwymiarową mapę największej w historii objętości Wszechświata – powiedział współautor mapy David Hogg, starszy pracownik naukowy w Centrum Astrofizyki Obliczeniowej Flatiron Institute w Nowym Jorku. Nie jest to katalog z największą liczbą kwazarów i nie jest to katalog z najlepszej jakości pomiarami kwazarów, ale jest to katalog z największą całkowitą objętością zmapowanego Wszechświata.
Hogg i jego koledzy przedstawiają mapę w niedawno opublikowanym artykule w Astrophysical Journal. Główna autorka artykułu, Kate Storey-Fisher, jest pracownikiem naukowym ze stopniem doktora w Donostia International Physics Center w Hiszpanii.
Naukowcy stworzyli nową mapę przy użyciu danych z teleskopu kosmicznego Gaia. Podczas gdy głównym celem teleskopu Gaia jest mapowanie gwiazd w naszej Galaktyce, w procesie skanowania nieba nieumyślnie dostrzega on również obiekty poza Drogą Mleczną, takie jak kwazary i inne galaktyki.
Byliśmy w stanie wykonać pomiary skupisk materii we wczesnym Wszechświecie, które są tak dokładne, jak niektóre z tych głównych międzynarodowych projektów badawczych – co jest dość niezwykłe, biorąc pod uwagę, że otrzymaliśmy nasze dane jako „bonus” z projektu Gaia skoncentrowanego na Drodze Mlecznej – powiedziała Storey-Fisher, która prowadziła część prac jako doktorantka NYU.
Kwazary są zasilane przez supermasywne czarne dziury, które mają masę od setek tysięcy do miliardów razy większą od masy Słońca i znajdują się w centrum galaktyk i mogą być setki razy jaśniejsze niż cała galaktyka. Gdy przyciąganie grawitacyjne czarnej dziury powoduje wirowanie pobliskiego gazu, proces ten generuje niezwykle jasny dysk, a czasami strumienie światła, które mogą być obserwowane przez teleskopy.
Galaktyki, które posiadają kwazary, otoczone są masywnymi halo niewidocznej materii zwanej ciemną materią. Badając kwazary, astronomowie mogą dowiedzieć się więcej na temat ciemnej materii, na przykład tego, jak bardzo się ona zbryla.
Astronomowie mogą również wykorzystać lokalizacje odległych kwazarów i ich galaktyk macierzystych, aby lepiej zrozumieć, jak kosmos rozszerzał się w czasie. Na przykład, naukowcy porównali już nową mapę kwazarów z najstarszym światłem Wszechświata, zwanym mikrofalowym promieniowaniem tła, aby zbadać, jak silne są skupiska materii we Wszechświecie.
To bardzo ekscytujące widzieć, jak ten katalog pobudza tak wiele nowych badań naukowych – powiedziała Storey-Fisher. Naukowcy na całym świecie używają mapy kwazarów do pomiaru wszystkiego, od początkowych fluktuacji gęstości, które zasiały kosmiczną sieć, przez rozkład kosmicznych pustek, po ruch naszego Układu Słonecznego we Wszechświecie.
Zespół wykorzystał trzecią publikację danych Gaia, która zawierała 6,6 miliona kandydatów na kwazary, wraz z danymi Wide-Field Infrared Survey Explorer i Sloan Digital Sky Survey. Łącząc zestawy danych, zespół usunął zanieczyszczenia, takie jak gwiazdy i galaktyki, z oryginalnego zestawu danych Gaia i lepiej określił odległości do kwazarów. Zespół stworzył również mapę miejsc, w których oczekuje się, że pył, gwiazdy i inne uciążliwości będą blokować widok niektórych kwazarów, co ma kluczowe znaczenie dla interpretacji mapy kwazarów.
Ten katalog kwazarów jest doskonałym przykładem tego, jak produktywne są projekty astronomiczne – powiedział Hogg. Gaia została zaprojektowana do pomiaru gwiazd w naszej własnej Galaktyce, ale jednocześnie znalazła miliony kwazarów, które dają nam mapę całego Wszechświata.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- Astronomers Unveil Largest-Ever Map of Universe’s Active Supermassive Black Holes
- Quaia, the Gaia-unWISE Quasar Catalog: An All-sky Spectroscopic Quasar Sample
Źródło: NYU
Na ilustracji: Infografika wyjaśniająca tworzenie nowej mapy około 1,3 miliona kwazarów z całego widzialnego wszechświata. Źródło: ESA/Gaia/DPAC; Fundacja Lucy Reading-Ikkanda/Simons; K. Storey-Fisher i in. 2024
