Теперь доступна самая обширная 3D-карта квазаров из когда-либо созданных
Исследователи составили самую большую на сегодняшний день трехмерную карту квазаров в космическом масштабе. Карта, составленная с помощью "бонусных данных", собранных космической обсерваторией Gaia, объединяет почти 1,3 миллиона квазаров, включая самые удаленные на 1,5 миллиарда лет (с момента Большого взрыва). Этот новый каталог может дать ценную информацию о скоплении темной материи и расширении Вселенной.
Квазары — чрезвычайно яркие объекты, питаемые очень активными сверхмассивными черными дырами. В астрофизике они являются ключевыми индикаторами для изучения очень крупномасштабных структур. Например, они находятся в областях, где плотность темной материи наиболее высока. Поэтому их кластеризация может использоваться для измерения космологических параметров, связанных с этой структурой.
Корреляция между квазарами и другими индикаторами (например, галактиками) также может обеспечить измерения, например, характеристик барионной материи. Их свойства также позволяют использовать их в качестве "стандартных маяков" для измерения скорости расширения Вселенной. С помощью квазаров можно также исследовать такие теории, как изотропия и однородность Вселенной.
С этой целью в многочисленных исследованиях были проанализированы и каталогизированы квазары, около 1 миллиона из которых были идентифицированы с помощью спектроскопических данных, а еще несколько миллионов - с помощью фотометрических данных. Например, 16-я версия базы данных Слоановского цифрового обзора неба (SDSS) включает весьма полный каталог из 750 414 квазаров со спектроскопическими измерениями красного смещения. Программа Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), в свою очередь, каталогизировала почти 3 миллиона квазаров, но с фотометрическими измерениями красного смещения (менее точными, чем в предыдущей программе).
Однако на сегодняшний день ни один каталог не охватывает все небо и не содержит точной информации об индексах красных смещений квазаров, которые были обнаружены. Новая карта, подробно описанная в журнале , восполняет эти пробелы, охватывая самый большой на сегодняшний день космический объем.
"Этот каталог квазаров отличается от всех предыдущих каталогов тем, что дает нам трехмерную карту самого большого объема, когда-либо зарегистрированного во Вселенной", — объясняет Дэвид Хогг, соразработчик карты и главный исследователь Центра вычислительной астрофизики Института Flatiron, профессор физики и науки о данных Нью-Йоркского университета. "Это не каталог с самым большим количеством квазаров, не каталог с самым высоким качеством измерений квазаров, но это каталог с самым большим общим объемом Вселенной, нанесенным на карту", — говорит он.
Использование "бонусных данных" из Gaia
Для создания каталога команда авторов нового исследования использовала данные обсерватории Gaia, содержащие выборку из 6 649 162 квазаров-кандидатов с чистотой 52 %. "Выборка квазаров-кандидатов из Gaia была построена с учетом скорее полноты, чем чистоты", — поясняют исследователи в своем отчете. Источники покрывают все небо и имеют спектры низкого разрешения в диапазоне от 330 до 1050 нанометров.
Выборка кандидатов была получена в результате случайных наблюдений, поскольку обсерватория в основном занимается картографированием звезд Млечного Пути. Эти наблюдения включают в себя большое количество "бонусных данных", в том числе другие объекты, такие как другие галактики и квазары.
Однако "есть две основные проблемы с этой необработанной выборкой Gaia. Во-первых, в выборке содержится большое количество неквазарных загрязнений. Во-вторых, значительная часть оценок красного смещения является ошибкой", — пояснили исследователи. Чтобы исключить нецелевые объекты, данные были перепроверены с данными WISE и SDSS.
В результате перекрестной проверки был выявлен набор из 1 295 502 квазаров, самый удаленный из которых датируется 1,5 миллиарда лет после Большого взрыва. Это также позволило команде создать новую карту космической пыли, звезд и других объектов, которые могут помешать точности наблюдений квазаров.
Эти новые данные — настоящая находка для наблюдений за ранней Вселенной и темной материей. "Мы смогли провести измерения того, как материя слипается в ранней Вселенной, которые по точности не уступают некоторым данным крупных международных исследовательских проектов, что весьма примечательно, учитывая, что мы получили наши данные в качестве бонуса от проекта Gaia", — говорит ведущий автор Кейт Стори-Фишер (Kate Storey-Fisher) из Нью-Йоркского университета.
Исследователи уже сравнили новые данные с космическим микроволновым фоном, самым старым источником излучения во Вселенной. Когда это излучение доходит до нас, оно отклоняются сетью темной материи, через которую проходит, и которую также можно нанести на карту с помощью квазаров. Сравнение этих двух наборов данных позволит нам измерить скорость агломерации темной материи. "Этот каталог квазаров — прекрасный пример продуктивности астрономических проектов", — заключает Хогг.
ВИДЕО: анимация 3D-карты, показывающей расположение квазаров от нашей точки наблюдения (центр сферы). Регионы без квазаров — это те, где диск нашей галактики закрывает обзор. Квазары с более высоким красным смещением находятся дальше от нас.