Радиотелескоп FAST составил крупнейший каталог нейтрального водорода во Вселенной
Китайский радиотелескоп FAST составил крупнейший на сегодняшний день каталог внегалактических источников нейтрального водорода. Второй выпуск обзора FASHI содержит 156 411 источников и охватывает около 19 500 квадратных градусов неба — почти половину всей небесной сферы.
Нейтральный атомарный водород HI играет ключевую роль в эволюции галактик, поскольку представляет собой один из основных резервуаров газа, из которого впоследствии могут формироваться звёзды. Его присутствие астрономы обнаруживают по характерному радиоизлучению с длиной волны около 21 сантиметра, которое способно проходить через межзвёздную пыль.
Новый набор данных получил название FASHI DR2 — второй выпуск FAST All Sky HI Survey. Наблюдения охватывают область неба севернее склонения −14° и включают источники с красным смещением менее 0,09, то есть относятся преимущественно к сравнительно близкой Вселенной. Медианная чувствительность обзора составляет 0,57 миллиянского на луч при скоростном разрешении 6,4 километра в секунду.
Масштаб каталога значительно вырос по сравнению с первым выпуском FASHI. В январе 2024 года DR1 содержал 41 741 источник на площади около 7600 квадратных градусов. Уже тогда FAST превзошёл обзор ALFALFA радиотелескопа Аресибо, включавший примерно 31 500 источников. Теперь FASHI DR2 содержит почти в четыре раза больше объектов, чем первый выпуск, и примерно в пять раз больше, чем ALFALFA.
Однако главное значение нового каталога заключается не только в количестве обнаруженных источников. Исследователи использовали более 109 тысяч объектов из выборки с поправками на полноту наблюдений, чтобы значительно точнее определить функцию масс нейтрального водорода — распределение галактик по содержащейся в них массе HI.
FAST позволил надёжно проследить это распределение вплоть до галактик с массой нейтрального водорода около 10^6,2 массы Солнца, то есть примерно 1,6 миллиона солнечных масс. Это даёт возможность значительно лучше изучать небольшие и бедные газом системы, которые хуже представлены в предыдущих обзорах.
Исследователи также рассчитали среднюю плотность нейтрального водорода в современной Вселенной. Полученное значение составило ΩHI = 4,71 × 10⁻⁴ с статистической погрешностью около 0,6%. При этом авторы отдельно учитывают значительно более крупную систематическую неопределённость, поэтому показатель 0,6% относится именно к статистической точности измерения.
Большая выборка позволит исследовать, как галактики получают газ из окружающей среды, превращают его в звёзды и теряют под действием внутренних и внешних процессов. Сопоставление количества нейтрального водорода со звёздной массой, окружением и структурой галактик может дать новые ограничения для моделей их формирования и эволюции.
Каталог также важен для космологии. Распределение сотен тысяч богатых водородом галактик позволяет прослеживать крупномасштабную структуру близкой Вселенной и сравнивать расположение обычного вещества с моделями тёмной материи. Радионаблюдения при этом дополняют оптические обзоры, поскольку 21-сантиметровое излучение позволяет обнаруживать газ даже там, где звёздное излучение относительно слабое.
Авторы отмечают ещё одно возможное применение FASHI — поиск галактик, связанных с источниками гравитационных волн и другими кратковременными космическими событиями. Чем полнее каталог близких галактик, тем легче ограничивать круг потенциальных объектов, в которых произошло зарегистрированное событие.
Данные FASHI DR2 уже опубликованы для научного сообщества. Помимо каталога 156 411 внегалактических источников, исследователи предоставили дополнительные таблицы для сопоставления объектов с предыдущим обзором ALFALFA.
FAST проводил основные наблюдения для этого набора данных с августа 2020 по июль 2025 года. Огромная чувствительность 500-метрового радиотелескопа и его 19-лучевой приёмник позволили одновременно увеличить площадь обзора и глубину поиска слабых источников.
По мнению авторов, FASHI DR2 станет опорной выборкой для исследований газовой эволюции галактик и подготовки будущих крупномасштабных радиообзоров, в том числе наблюдений инструментами следующего поколения.
Исследование в журнале Science China Physics, Mechanics & Astronomy.