Nyt røntgenkort afslører voksende supermassive sorte huller i næste generations undersøgelsesfelter

En af de største røntgenundersøgelser ved hjælp af European Space Agencys XMM-Newton rumobservatorium har kortlagt næsten 12, 000 røntgenkilder på tværs af tre store, himlens primære områder. Røntgenkilderne repræsenterer aktive galaktiske kerner og galaksehobe, og undersøgelsen fanger væksten af ​​de supermassive sorte huller i kernerne af disse galakser. Denne røntgenundersøgelse supplerer tidligere røntgenundersøgelser, giver forskerne mulighed for at kortlægge aktive galaktiske kerner i en lang række kosmiske miljøer.

Qingling Ni og W. Niel Brandt fra Penn State vil præsentere resultaterne af XMM-Spitzer Extragalactic Representative Volume Survey (XMM-SERVS) på en pressebriefing, der afholdes mandag, 7. juni, klokken 16.30. under det 238. møde i American Astronomical Society. Et papir, der beskriver undersøgelsen, af et internationalt hold af astronomer, er indsendt til Astrophysical Journal Supplement .

"Røntgenundersøgelser er den bedste måde at finde voksende supermassive sorte huller på, som er placeret i kernen af ​​mange store galakser, " sagde Ni, en kandidatstuderende ved Penn State og hovedforfatter af papiret. "Med denne massive nye undersøgelse, vi kan få adgang til befolkningsdata om voksende supermassive sorte huller for bedre at forstå deres fysiske egenskaber og evolution over kosmisk historie."

Aktuelt tilgængelige røntgenundersøgelser er primært enten dybe "pencil-beam" undersøgelser, der dækker en meget lille del af himlen, eller lavvandede undersøgelser, der dækker store himmelområder. Dybe blyantstråleundersøgelser kan kun prøve aktive galaktiske kerner i et begrænset kosmisk volumen, og de mangler evnen til at udforske en bred dynamisk række af kosmiske miljøer. Overfladisk, bredfeltsundersøgelser kan prøve en bredere vifte af miljøer, men mangler følsomheden til at detektere hovedparten af ​​kosmisk supermassiv sort hul-vækst.

Den nye XMM-SERVS-undersøgelse hjælper med at udfylde hullet mellem røntgenundersøgelser med dybe blyantstråler og lavvandede røntgenundersøgelser over store himmelområder. XMM-SERVS-undersøgelsen giver mellemdyb røntgendækning for tre vidt adskilte himmelfelter, der tidligere er blevet undersøgt ved flere bølgelængder. Derudover disse regioner er blevet udvalgt som Deep-Drilling Fields of the Legacy Survey of Space and Time (LSST), der skal udføres af Vera C. Rubin Observatory. Rubin Observatory er et 8,4 meter stort undersøgelsesteleskop beliggende i det nordlige centrale Chile, som i øjeblikket er ved at blive bygget til en pris på mere end $600 mio. Det repræsenterer en af ​​de største investeringer i det verdensomspændende astronomiske samfund i dette årti.

LSST Deep-Drilling Fields er himmelområder, hvor der vil blive opnået væsentligt flere observationer sammenlignet med typiske himmelområder under den tiårige LSST-undersøgelse, muliggør nye videnskabelige opdagelser. XMM-SERVS undersøgelsesfelterne er også steder for flere andre kommende undersøgelser på radio, submillimeter, infrarød, og optiske bølgelængder. Et af XMM-SERVS-undersøgelsesfelterne er også blandt de dybe felter i rummissionen Euclid til 600 millioner euro, som vil opsendes i 2022. Således, røntgendækningen leveret af XMM-SERVS har en enorm arveværdi i forbindelse med disse andre rige datasæt.

"Disse himmelfelter spænder over en bred vifte af kosmiske miljøer, " sagde Ni. "Så vi får et syn på supermassiv sort hul-vækst, der forhåbentlig er upartisk af lokale kosmiske faktorer. Derudover i løbet af det sidste årti har astronomer fastslået, at der er en stærk sammenhæng mellem sorthulsvækst og galaksernes egenskaber, men den begrænsede prøvestørrelse begrænsede disse undersøgelser til korrekt undersøgelse af kun nogle få galakseparametre. Vores nye store prøve af voksende supermassive sorte huller vil give os mulighed for at se på mange flere galakseparametre sammen."

Felterne dækket af XMM-SERVS undersøgelsen er Wide Chandra Deep Field-South (W-CDF-S), European Large-Area Infrared Space Observatory S1 Survey (ELAIS-S1), og XMM-Newton Large-Scale Structure Survey (XMM-LSS). Disse himmelområder, hver spænder over et par kvadratgrader, er allerede blandt de bedst undersøgte felter på himlen, og med den kommende LSST og anden dækning vil de være de bedste næste generations undersøgelsesfelter.

"Denne undersøgelse repræsenterer det vigtigste grundlæggende arbejde, som Jeg mistænker, hundredvis af undersøgelser vil blive bygget i løbet af det næste årti eller to, sagde Brandt, Verne M. Willaman professor i astronomi og astrofysik og professor i fysik ved Penn State, og en af ​​lederne af undersøgelsen. "XMM-Newton var den bedste mission til at indsamle disse data, og vi var nødt til at investere en masse observationstid for denne undersøgelse - med en samlet kombineret eksponering på næsten 60 dage - fordi det vil være så vigtigt for aktive galakseundersøgelser, galaksehobe undersøgelser, og for at forstå store strukturer i universet. Det krævede et flerårigt, multinational indsats, og det er utroligt glædeligt at få det gjort. Vi er Den Europæiske Rumorganisation og NASA meget taknemmelige for deres langsigtede støtte til dette arbejde."