Китайский радиотелескоп FAST создал самый масштабный на текущий момент каталог внегалактических источников нейтрального водорода. Вторая версия обзора FASHI включает в себя 156 411 объектов и занимает площадь около 19 500 квадратных градусов небесной сферы – это составляет почти половину всего видимого неба.

Нейтральный атомарный водород HI играет важную роль в развитии галактик, поскольку он является одним из основных запасов газа, из которого впоследствии формируются звёздные системы. Астрономы идентифицируют его по характерному радиоизлучению с длиной волны приблизительно 21 сантиметр, которое способно проникать сквозь межзвёздную пыль.

Новый набор данных получил обозначение FASHI DR2 – вторая публикация FAST All Sky HI Survey. Наблюдения проводились в области неба к северу от склонения −14° и включают источники с красным смещением менее 0,09, что указывает на их относительную близость к нам во Вселенной. Средняя чувствительность обзора составляет 0,57 миллиянских единиц на луч при скоростном разрешении 6,4 километра в секунду.

Масштаб каталога значительно увеличился по сравнению с первой версией FASHI. В январе 2024 года DR1 содержал 41 741 источник на площади около 7600 квадратных градусов. Уже тогда FAST превзошёл обзор ALFALFA радиотелескопа Аресибо, который включал приблизительно 31 500 источников. Теперь FASHI DR2 содержит почти в четыре раза больше объектов, чем первая публикация, и примерно в пять раз больше, чем ALFALFA.

Тем не менее, ключевое значение обновлённого каталога выходит за рамки простого увеличения числа идентифицированных источников. Специалисты применили данные более чем по 109 тысячам объектов, скорректированных с учётом вероятности обнаружения, чтобы добиться существенного повышения точности определения функции масс нейтрального водорода – распределения галактик в зависимости от массы HI, содержащейся в них.

Наблюдения, выполненные при помощи FAST, позволили надежно установить это распределение даже для галактик с массой нейтрального водорода порядка 10^6,2 солнечных масс, что приблизительно соответствует 1,6 миллионам масс Солнца. Это открывает возможности для более детального изучения небольших и малогазовых систем, которые были недостаточно представлены в предыдущих исследованиях.

Кроме того, ученые определили среднюю плотность нейтрального водорода во Вселенной на текущий момент времени. Полученное значение составило ΩHI = 4,71 × 10⁻⁴ с погрешностью около 0,6%, которая является статистической. Авторы также отметили наличие более значительной систематической неопределенности, поэтому указанный процент относится исключительно к статистической точности измерения.

Обширный объем данных позволит изучить процессы пополнения галактик газом из окружающей среды, его преобразования в звёзды и потерю под воздействием внутренних и внешних факторов. Сопоставление количества нейтрального водорода со звёздной массой, окружением и структурой галактик может предоставить дополнительные ограничения для моделей их формирования и развития.

Космологические исследования также опираются на данные каталогов. Анализ распределения сотен тысяч богатых водородом галактик дает возможность отслеживать крупномасштабную структуру близлежащих областей Вселенной и проводить сравнение расположения обычной материи с моделями, описывающими тёмную материю. Радионаблюдения в этом контексте дополняют оптические обзоры, поскольку излучение длиною 21 сантиметр позволяет выявлять газ даже в тех областях, где звёздное свечение относительно невелико.

В публикации авторов указано на дополнительную перспективную область применения FASHI – поиск галактик, связанных с источниками гравитационных волн и другими мимолетными космическими явлениями. Чем более всеобъемлющим является каталог ближайших галактик, тем проще становится сужать круг вероятных объектов, в которых произошло зарегистрированное событие.

Данные FASHI DR2 уже доступны для научного сообщества. Помимо каталога, содержащего 156 411 внегалактических источников, исследователи предоставили дополнительные таблицы для сопоставления объектов с предыдущим обзором ALFALFA.

Основные наблюдения для этого набора данных проводились телескопом FAST в период с августа 2020 по июль 2025 года. Высокая чувствительность радиотелескопа, диаметром 500 метров, и его 19-лучевая система приема позволили одновременно расширить площадь обзора и повысить глубину поиска слабых источников.

Согласно мнению разработчиков, FASHI DR2 послужит основой для изучения изменений состава газа в галактиках и станет важной подготовкой к будущим масштабным радиоисследованиям, включая наблюдения с использованием передовых инструментов.

Исследование опубликованоСтатья об этом была опубликована в журнале Science China Physics, Mechanics & Astronomy.