Чорні діри в центрах галактик набирали масу здебільшого приховано, під щільними шарами пилу і газу. Оптичні огляди неба показували далеко не все. Побачити більше вдалося завдяки зіставленню рентгенівської карти з вимірюванням відстані до кожного джерела. У ранній період існування Всесвіту такі об’єкти траплялися значно частіше, ніж припускали.
Небо з обох півкуль
Двадцятий випуск даних Слоанівського цифрового огляду неба (SDSS) уперше містить оптичні спектри, зібрані в південній півкулі, про що повідомляє Phys.org. Їх отримали на телескопі du Pont в обсерваторії Лас-Кампанас у Чилі, тоді як північна частина матеріалу й далі надходить з майданчика Апачі-Пойнт у Нью-Мексико.
Загальний обсяг перевищує 3,3 мільйона спектрів, які охоплюють пів мільйона галактик і півтора мільйона зір. Світло від кожної цілі збирають оптоволокна, які роботизовані позиціонери наводять на потрібну точку фокальної площини, і завдяки їм темп спостережень різко зріс.
Рентген у парі з оптикою
Основою астрофізичної цінності свіжого масиву стала програма спектроскопічної ідентифікації джерел eROSITA (SPIDERS). Її суть у тому, що рентгенівську карту зіставляють з наземними вимірюваннями у видимому діапазоні, і так визначають, що саме випромінює і на якій відстані.
У такий спосіб отримали оптичні відповідники та точні червоні зміщення приблизно для 200 тисяч високоенергетичних об’єктів. Це найбільша і найоднорідніша вибірка такого типу за всю історію спостережень, а переважна більшість у ній припадає на активні ядра галактик, тобто на надмасивні чорні діри, на які падає речовина.
Знімки для цієї роботи були зроблені за допомогою телескопа eROSITA на борту російсько-німецької обсерваторії «Спектр-РГ». Наприкінці лютого 2022 року, після вторгнення росії в Україну, німецька сторона перевела прилад у безпечний режим, і з того часу нових проходів неба не було. Рентгенівський каталог, з яким зіставлені свіжі спектри, оприлюднений лише 31 липня 2026 року, а самі спостереження для нього виконані до зупинки.
Зростання поза зоною видимості
Розподіл цих об’єктів за потужністю показує, як швидко вони набирали масу в кожну космічну епоху. Нові дані охоплюють проміжок від найближчих до нас областей до червоних зміщень близько шести, тобто до епохи, коли Всесвіту не виповнилося й мільярда років.
Найяскравіших активних ядер на ранніх етапах виявилося більше, ніж передбачали моделі. Ще істотніша частка взагалі не потрапляє в огляди у видимому та ультрафіолетовому діапазонах, особливо при великих відстанях і помірній світності. За оцінками авторів роботи, від 70 до 90 відсотків усього приросту маси надмасивних чорних дір відбувалося за щільними пиловими оболонками або в станах, коли назовні майже не виходило й рентгенівське випромінювання.
Межа автоматичного аналізу
Яскравість квазарів змінюється з часом і за цією мінливістю обчислюють параметри, недоступні для прямого вимірювання. Повторні спектри тих самих полів з інтервалом від кількох днів до кількох років показують затримку між сигналом із внутрішнього диска і відгуком навколишнього газу, а з неї виводять масу центрального об’єкта.
Окрема програма охоплює десятки тисяч квазарів, спектри яких знімають у різні моменти часу, і показує зміни, що відбуваються за роки чи десятиліття. Найвиразніші з них трапляються тоді, коли об’єкт переходить між станами і його випромінювання набуває іншого типу.
Різноманіття зібраного матеріалу виявилося таким, що автоматичний аналіз частини даних став неможливим. Ці спектри переглядали вручну і результати такої перевірки теж увійшли до відкритого випуску. Мара Сальвато, старша наукова співробітниця Інституту позаземної фізики Товариства Макса Планка, зазначила, що робота з нетиповими об’єктами навчила команду способів, які знадобляться для наступних релізів.
