Opublikowano największą w historii mapę aktywnych supermasywnych czarnych dziur we wszechświecie

Astronomowie sporządzili mapę największego w historii Wszechświata, korzystając z nowej mapy aktywnych, supermasywnych czarnych dziur żyjących w centrach galaktyk. Jak na ironię, pochłaniające gaz czarne dziury, zwane kwazarami, to jedne z najjaśniejszych obiektów we wszechświecie.

Nowa mapa rejestruje położenie w przestrzeni i czasie około 1,3 miliona kwazarów, z których najdalszy świecił, gdy Wszechświat miał zaledwie 1,5 miliarda lat. (Dla porównania, wiek Wszechświata wynosi obecnie 13,7 miliardów lat.)

„Ten katalog kwazarów różni się od wszystkich poprzednich katalogów tym, że daje nam trójwymiarową mapę największej objętości Wszechświata, jaką kiedykolwiek widziano” – mówi współautor mapy David Hogg, starszy pracownik naukowy w Centrum Nauk Obliczeniowych Instytutu Flatiron . Astrofizyk w Nowym Jorku oraz profesor fizyki i analityki danych na Uniwersytecie Nowojorskim. „Nie jest to katalog z największą liczbą kwazarów i nie jest to katalog z najlepszymi pomiarami kwazarów, ale jest to katalog z największą całkowitą objętością Wszechświata, jaką kiedykolwiek zmapowano”.

Hough i jego koledzy pokazują mapę W artykule opublikowanym w Dziennik astrofizyczny. Główna autorka tego artykułu, Kate Storey-Fisher, jest pracownikiem naukowym ze stopniem doktora w Międzynarodowym Centrum Fizyki Donostia w Hiszpanii.

Naukowcy zbudowali nową mapę, korzystając z danych z teleskopu kosmicznego Gaia Europejskiej Agencji Kosmicznej. Chociaż głównym celem Gai jest mapowanie gwiazd w naszej galaktyce, skanując niebo, przypadkowo wykrywa ona także obiekty poza Drogą Mleczną, takie jak kwazary i inne galaktyki.

„Byliśmy w stanie dokonać pomiarów upakowania materii we wczesnym Wszechświecie, które były równie dokładne, jak niektóre pomiary z dużych międzynarodowych projektów badawczych – co jest dość niezwykłe, biorąc pod uwagę, że nasze dane otrzymaliśmy jako dodatek z Drogi Mlecznej — oraz projekt Centrum Gaia” – mówi Story-Fisher.

Kwazary zasilane są przez supermasywne czarne dziury w centrach galaktyk i mogą być setki razy jaśniejsze niż cała galaktyka. Kiedy grawitacja czarnej dziury wiruje pobliski gaz, w procesie tym powstaje niezwykle jasny dysk, a czasami strumienie światła, które mogą dostrzec teleskopy.

Galaktyki zamieszkane przez kwazary otoczone są masywnymi halo niewidzialnej materii zwanej ciemną materią. Badając kwazary, astronomowie mogą dowiedzieć się więcej o ciemnej materii, na przykład o tym, jak bardzo się ona skupia.

Astronomowie mogą również wykorzystywać lokalizacje odległych kwazarów i galaktyk macierzystych, aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób Wszechświat rozszerza się w czasie. Na przykład naukowcy porównali już nową mapę kwazara z najstarszym światłem w naszym wszechświecie, kosmicznym mikrofalowym tłem. Kiedy to światło podróżuje do nas, jest zaginane przez splecioną sieć ciemnej materii, tę samą sieć, którą rysują kwazary. Porównując oba, naukowcy mogą zmierzyć, jak mocno materiał się zlepia.

„To było bardzo ekscytujące widzieć, jak ten katalog stymuluje wiele nowej nauki” – mówi Story-Fisher. „Naukowcy na całym świecie używają mapy kwazara do pomiaru wszystkiego, od pierwotnych wahań gęstości, które zapoczątkowały kosmiczną sieć, przez rozkład kosmicznych pustek, po ruch naszego Układu Słonecznego we wszechświecie”.

Zespół wykorzystał dane z Gaia Data Release 3, Który zawiera 6,6 miliona kandydatów na kwazaryDane pochodzą z należącego do NASA Wide Field Infrared Survey Explorer i Sloan Digital Sky Survey. Łącząc zbiory danych, zespół usunął zanieczyszczenia, takie jak gwiazdy i galaktyki, z oryginalnego zbioru danych Gaia i dokładniej określił odległości do kwazarów.

Zespół stworzył także mapę pokazującą, gdzie według przewidywań pył, gwiazdy i inne zakłócenia zasłaniają nam widok niektórych kwazarów, co ma kluczowe znaczenie dla interpretacji mapy kwazarów.

„Ten katalog kwazarów jest doskonałym przykładem tego, jak produktywne mogą być projekty astronomiczne” – mówi Hogue. „Gaia została zaprojektowana do pomiaru gwiazd w naszej galaktyce, ale jednocześnie znalazła także miliony kwazarów, dając nam mapę całego wszechświata”.