Ученые из КФУ открыли 20 сверхмассивный черных дыр, находящихся на расстоянии 8-12 миллиардов световых лет от Земли.

Сотрудники кафедры астрономии и космической геодезии Института физики Казанского федерального университета зафиксировали двадцать новых квазаров. Открытие сделано через оптическое отождествление космических объектов, которые обнаруживаются орбитальной рентгеновской обсерваторией «Спектр-РГ». Результаты исследований первой группы из 9 объектов размещены в российском издании «Письма в Астрономический журнал». Английский перевод статьи также размещен на сайте издательства Springer. Специалисты продолжают исследование второй группы, которая насчитывает 12 далеких квазаров.

13 июля 2019 года в точку Лагранжа L2 (ее расстояние - около 1,5 миллионов километров от Земли) был запущен космический аппарат «Спектр-РГ». При участии Германии в рамках Федеральной космической программы России по заказу РАН была создана обсерватория. Она оснащена двумя уникальными рентгеновскими зеркальными телескопами: российским ART-XC и германским –eROSITA. Последний работает по принципу рентгеновской оптики косого падения. Проект реализует Институт космических исследований РАН в сотрудничестве с Роскосмосом и Немецким космическим агентством под руководством академика РАН, почетного профессора Казанского университета Рашида Сюняева. Цель проекта - построить самую точную в мире карту Вселенной в рентгеновском диапазоне длин волн.

По словам первого автора публикации, профессора кафедры астрономии и космической геодезии, члена-корреспондента Академии наук РТ Ильфана Бикмаева, карта Вселенной была построена в ИКИ РАН в результате двух сканов небесной сферы (всего их будет восемь). Она включает около миллиона рентгеновских источников. Это почти в два раза больше, чем было открыто за все время существования рентгеновской астрономии всеми спутниками мира.

«Три четверти этих источников являются квазарами и галактиками с активными ядрами (это сверхмассивные черные дыры с массами 10-100 миллионов солнечных масс). В число оставшихся 250 тысяч источников входят скопления галактик, тесные двойные системы в нашей Галактике, близкие к Солнцу звезды с магнитной и хромосферной активностью, – говорит Ильфан Фяритович. – К сожалению, только по рентгеновским наблюдениям спутника "Спектр-РГ" невозможно установить астрофизическую природу вновь обнаруживаемых источников и их классифицировать. Для решения задачи оптической идентификации и классификации источников привлекаются как размещенные в сети Интернет электронные архивы оптических и инфракрасных телескопов мира, так и действующие наземные оптические телескопы. Сотрудниками ИКИ РАН создана компьютерная программа SRGz, работающая с большими базами данных (Big Data) по принципу нейронной сети. Она позволяет из миллиона рентгеновских источников СРГ отобрать сотню нужных, наиболее интересных объектов – кандидатов в далекие квазары. Однако достоверность их реальной принадлежности к квазарам необходимо проверять с помощью  наземных оптических телескопов. В этих исследованиях и задействован телескоп КФУ РТТ-150, установленный в горах Турции. На нем нами были выполнены (впервые в истории казанской астрономии) спектроскопические  наблюдения двадцати далеких квазаров на красных смещениях z = 2.5-4.5 (расстояния 10 -12 миллиардов световых лет), обнаруженных в рентгеновском диапазоне орбитальной обсерваторией "Спектр-РГ" в 2020 году. Отрадно отметить, что  в этом исследовании принимают участие молодые научные сотрудники КФУ: Эльдар Иртуганов, Евгения Николаева, Александр Склянов, Максим Глушков».

Квазары - это сверхмассивные черные дыры. Их масса доходит до 1 миллиарда солнечных масс в центрах молодых галактик в ранней Вселенной. Они имеют высокий темп аккреции (приращение массы небесного тела путем гравитационного притяжения материи, обычно газа, на него из окружающего пространства) и поэтому излучают колоссальное количество энергии. Из-за которой обнаруживаются на космологических расстояниях 8-12 миллиардов световых лет. 

По словам астронома, в оптических спектрах квазаров, которые были получены на РТТ-150,  детектируются линии водорода Лайман-альфа (1216 Ангстрем),  углерода C IV (1549 Ангстрем) и других химических элементов. Они формируются  в ультрафиолетовом диапазоне, при этом регистрируются в оптическом диапазоне спектра. Так происходит благодаря физическому эффекту Доплера и расширению Вселенной с большими скоростями на больших красных смещениях.

«Близкие квазары на малых красных смещениях (z = 1-2) ранее были обнаружены в большом количестве (40000-50000) по массовым фотометрическим и спектроскопическим наблюдениям на различных обзорных телескопах мира. Однако количество наиболее далеких квазаров на красных смещениях z = 3-5 оказывается существенно меньшим (100-1000). Причина может быть обусловлена как селективностью наблюдений (далекие квазары являются слабыми источниками на небе, и их трудно обнаружить), так и физическими причинами – их было мало на ранних этапах эволюции Вселенной», – объяснил профессор.

Также он подчеркнул, что обсерватория «Спектр-РГ» обладает потенциалом, позволяющим обнаружить кандидаты в квазары на больших расстояниях. Это обеспечивается за счет  высокой рентгеновской чувствительности оборудования.  

«Мы давно мечтали о том, что когда-нибудь, находясь в Казани, на расстоянии 2,5 тысяч километров от телескопа РТТ-150, мы сможем выполнять на нем наблюдения дистанционно. В апреле 2020 года мечта осуществилась – в здании кафедры были организованы пульты дистанционных наблюдений. Конечно, отчасти это было связано с ограничениями по международным командировкам в 2020 году, но несмотря на эти ограничения нам удалось продолжать наблюдения РТТ-150 в квоте времени КФУ. Двадцать далеких квазаров стали первыми объектами, которые были открыты нами при дистанционных наблюдениях из Казани, из КФУ», – сказал в заключение Ильфан Бикмаев.

Фото: f894e63293da6d67073552a6a1e72089.jpg