Ученые создали самую полную трехмерную карту квазаров в масштабе космоса. Карта, составленная с использованием дополнительной информации от космической обсерватории Gaia, объединяет почти миллион триста тысяч квазаров, включая самые удаленные, свет которых исходит от 1,5 миллиарда лет после Большого взрыва. Этот новый каталог может предоставить ценные сведения о распределении темной материи и расширении Вселенной.
Квазары — объекты исключительной яркости, энергию которых черпают из активных сверхмассивных чёрных дыр. В астрофизике они играют важную роль в исследовании крупномасштабной структуры Вселенной. Поскольку квазары концентрируются там, где плотность темной материи наибольшая, их скопления позволяют измерять космологические параметры, связанные с этой структурой.
Связь между квазарами и другими показателями, например галактиками, может давать возможность измерений, таких как характеристики барионной материи. Их свойства также позволяют использовать их в качестве «стандартных маяков» для измерения скорости расширения Вселенной. С помощью квазаров можно исследовать теории, такие как изотропия и однородность Вселенной.
Многочисленные исследования проанализировали и систематизировали квазары. Более одного миллиона были определены по спектроскопическим данным, а еще несколько миллионов — по фотометрическим. 16-я версия базы данных Слоановского цифрового обзора неба (SDSS) содержит весьма полный каталог из 750 414 квазаров с измерениями красного смещения, полученными спектроскопически. Программа Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) каталогизировала почти три миллиона квазаров, но с фотометрическими измерениями красного смещения (менее точными, чем у предыдущей программы).
На данный момент ни один каталог не охватывает всё небо и не включает точных данных об индексах красных смещений квазаров, найденных позднее. Новая карта, детально изложенная в журнале… Заполняет эти пробелы, охватывая наибольший по сегодняшний день космический объем.
«Данный каталог квазаров выделяется из всех предшествующих тем, что предоставляет трёхмерную карту наибольшего по объёму участка Вселенной. — разъясняет Дэвид Хогг, соавтор карты и руководитель Центра вычислительной астрофизики Института Flatiron, профессор физики и науки о данных Нью-Йоркского университета. Это не каталог с наибольшим числом квазаров, не каталог с самой высокой точностью измерений квазаров, но это каталог с наибольшим объёмом Вселенной, отображённой на карте. «, — говорит он.
Использование «бонусных данных» из Gaia
Создавая каталог, группа учёных исследования применили информацию из обсерватории Gaia. В базе данных представлено 6 649 162 к visszaра-кандидата с точностью 52 %. Список кандидатов в квазары из Gaia составлен с акцентом на полноту выборки, а не на её чистоту. — уточняют исследователи в своём отчёте. Источники охватывают всё небо и обладают спектрами низкой разборчивости в интервале от 330 до 1050 нанометров.
Кандидатов отбирали на основе случайных наблюдений, так как обсерватория в основном занимается картографированием звезд Млечного Пути.
Эти наблюдения предоставляют большое количество дополнительной информации о других объектах, таких как другие галактики и квазары.
Однако «Эта необработанная выборка Gaia сталкивается с двумя главными проблемами: слишком много примесей, не являющихся квазарами, и множество ошибочных оценок красного смещения. Исследователи уточнили: для исключения нежелательных объектов данные подверглись повторной проверке с данными WISE и SDSS.
Перекрестная проверка выявила набор из 1 295 502 квазаров, самый далекий из которых возник 1,5 миллиарда лет после Большого взрыва. Команда также создала новую карту космической пыли, звезд и других объектов, которые могут исказить точность наблюдений за квазарами.
Новые сведения оказываются ценным инструментом для изучения первоначальной Вселенной и темной материи. Измерения слияния материи в ранней Вселенной оказались столь же точными, как и результаты некоторых масштабных международных проектов. Это впечатляет, ведь данные получены нами как дополнительный результат проекта Gaia. — говорит ведущий автор Кейт Стори-Фишер из Нью-Йоркского университета.
Учёные сравнили новые данные с космическим микроволновым фоном, самым древним источником излучения во Вселенной. Излучение отклоняется сетью темной материи при прохождении через неё, которую можно также отобразить с помощью квазаров. Сравнение этих двух наборов данных даст возможность измерить скорость агломерации темной материи. Этот каталог квазаров демонстрирует высокую результативность астрономических исследований. «, — заключает Хогг.
Анимация 3D-карты демонстрирует расположение квазаров относительно нашей точки наблюдения (центр сферы). Области без квазаров скрыты диском нашей галактики. Квазары с большим красным смещением удалены от нас сильнее.