Построена самая масштабная карта из миллиона квазаров Вселенной

Главная задача миссии «Гайя» Европейского космического агентства, запущенной более 10 лет назад, — составление подробной карты звезд Млечного Пути. Поскольку мы находимся внутри нашей Галактики, этот космический телескоп смотрит во все стороны, поэтому неизбежно ловит и более далекие источники света. Так в каталог DR3, последний из опубликованных на 2024 год, попали более 6,6 миллиона кандидатов в квазары.

Инструменты «Гайя» хоть и «видят» квазары — активные ядра далеких галактик, их мощности не хватает, чтобы подтвердить эти источники и точно определить расстояние. В эту подборку вошло немало звезд и галактик без активного ядра. Все-таки тут целью было создать максимально полный, а не точный каталог.

Поэтому международная группа ученых занялась «очисткой» данных. Для этого исследователи совместили данные «Гайи» с данными из каталога unWISE от широкоугольного инфракрасного космического телескопа WISE. Затем они отфильтровали источники, которые не могут быть квазарами по параметрам, и дополнили базу точными спектральными данными из Слоуновского обзора. По словам авторов нового исследования, им удалось сократить количество «загрязнителей» примерно в четыре раза.

«Это не каталог с самым большим количеством квазаров и это не каталог с самыми точными данными наблюдений за квазарами. Зато это каталог, охватывающий самый большой объем Вселенной», — объяснил один из соавторов Дэвид Хогг, профессор физики и data science из Нью-Йоркского университета (США).

В новый каталог Quaia вошли 1,296 миллиона кандидатов в квазары. Он охватывает все небо, за исключением галактической плоскости Млечного Пути. Также не очень хорошо видны области у Большого и Малого Магеллановых Облаков, галактик — спутников Млечного Пути. Зато на карте впервые полностью представлено южное полушарие. Также, исходя из собранных данных, авторы нового каталога построили карту распределения пыли, звезд и других космических объектов, которые могут заслонять или заглушать свет далеких квазаров.

Карта расположения кандидатов в квазары с точки зрения Земли. Слева — новая карта Quaia. Справа — карта по нескольким каталогам данных из Слоуновского обзора. У самых дальних из объектов красное смещение составляет около 4,25, что соответствует полутора миллиардам лет после Большого взрыва / © K. Storey-Fisher et al. 2024

Квазары — яркие ядра галактик, где центральная сверхмассивная черная дыра активно поглощает материю. Этот процесс прочно связан с эволюцией галактики. Поэтому квазары так интересуют астрономов. С помощью этих космических объектов можно изучать эволюцию и гало галактик, наращивание массы сверхмассивных черных дыр и их влияние на окружающее пространство.

Сами квазары обычно находятся в областях с наиболее плотной темной материей, по ним можно изучать карту, свойства и эволюцию космической «паутины», тестировать гипотезы об однородности и изотропности Вселенной. Анализируя свет квазаров, можно исследовать состав и структуру межгалактического пространства. Также их используют в качестве «стандартных свечей» для расчетов скорости расширения Вселенной.

Работа, описывающая процесс построения каталога, опубликована в журнале The Astrophysical Journal. Сам каталог выложен в открытом доступе.

Вскоре список известных квазаров дополнится данными о спектре трех миллионов квазаров из обзора DESI и данными обсерватории Веры Рубин, которая, как ожидается, сможет засечь более 10 миллионов кандидатов в квазары. Но ни в том, ни в другом обзоре не будет карты всего неба с точными данными о красном смещении (то есть расстоянии) объектов. Поэтому каталог Quaia так ценен, и нам стоит ждать немало исследований, основанных на анализе его данных.