五十万个超大质量黑洞的全天图

黑洞测绘仪凭借其首次南半球光学观测、协调的 eROSITA X 射线识别以及对宇宙中吸积黑洞的多历元跟踪，达到了一个里程碑。新墨西哥州阿帕奇点天文台和智利拉斯坎帕纳斯天文台 — 斯隆数字巡天 (SDSS) 宣布发布数据 20 (DR20)，标志着吸积超大质量黑洞 (SMBH) 研究的里程碑式扩展。作为第五代巡天 (SDSS-V) 的一部分，黑洞绘图仪 (BHM) 计划正在为整个宇宙时间内类星体和活动星系核 (AGN) 的质量、生长和物理提供前所未有的见解。 SDSS-V 中黑洞测绘器 (BHM) 计划瞄准的 DR20 天体的天空分布。图片来源：SDSS-V、华盛顿大学斯科特安德森 DR20 提供了在智利拉斯坎帕纳斯天文台 (LCO) 收集的南半球首个光学 BOSS 光谱，以及新墨西哥州阿帕奇角天文台 (APO) 的扩展观测结果。 DR20 总共释放了跨越 50 万个星系和 150 万颗恒星的超过 330 万个光谱，与天基观测站合作为多波长发现提供动力。通过 eROSITA 解锁高能宇宙 联系人 Scott Anderson 华盛顿大学 sfander@uw.edu Andrea Merloni 马克斯普朗克地外物理研究所 am@mpe.mpg.de Mara Salvato 马克斯普朗克地外物理研究所 mara@mpe.mpg.de Yue Shen 伊利诺伊大学 shenyue@illinois.edu DR20 中黑洞映射器的核心亮点是SPIDERS（ERosita 源的光谱识别）。通过将 SDSS 光谱与 eROSITA 任务的 X 射线天空图配对，SPIDER 可为大约 200,000 个 X 射线目标提供光学识别和精确距离测量（红移）。这是有史以来规模最大、最统一的 X 射线源光谱后续研究。虽然 SPIDERS 捕获了数以万计的发射 X 射线的星系团和高能恒星系统，但这些高能信标中的绝大多数都在积极吸积超大质量黑洞，即活动星系核 (AGN) 或类星体。绘制宇宙结构和黑洞人口统计X射线发射充当灯塔，使天文学家能够直接观察这些巨大黑洞的中央引擎并探测它们周围的热X射线日冕。通过测量“X射线光度函数”——本质上是追踪不同功率输出和宇宙时代存在多少黑洞的普查——科学家们可以追踪超大质量黑洞从我们的宇宙邻居到红移附近6的增长，推动早期宇宙的“宇宙黎明”。得益于 SDSS 和 eROSITA 的广阔天空覆盖范围，这个新数据集为最稀有、最明亮的类星体提供了迄今为止最严格的限制。该调查显示，早期存在更多的巨型黑洞，并且在高红移情况下最亮的活跃星系核的空间密度比之前预期的要高。这表明，快速增长的巨型黑洞在早期宇宙中出奇地常见。更多“隐藏”的黑洞被发现了，传统的光学和紫外线天空勘测错过了很大一部分吸积黑洞，特别是在较低光度和极端距离的情况下。此外，通过计算随着时间的推移黑洞总累积增长，研究人员发现软X射线选择的黑洞仅占局部宇宙中黑洞总质量的一小部分。这意味着 70% 到 90% 的超大质量黑洞生长发生在厚重的尘埃和气体幕后，或者甚至在 X 射线被抑制的阶段。 eROSITA 首席研究员兼 BHM 巡天科学家 Andrea Merloni 博士表示：“此次发布标志着德国 eROSITA 联盟和斯隆数字巡天计划十多年来联合规划和科学交流的顶峰。” “通过 DR20，我们不仅证明了 X 射线和光学光谱数据的结合为天体物理学开辟了新的、原创的科学视角，而且大型、国际和多样化的合作可以有效地合作多年，以实现一个共同的目标。”随着时间的推移探测类星体的内部运作由于超大质量黑洞本身距离太远且紧凑，无法直接成像，BHM 利用了类星体在多个时域子程序中的标志性变异性：通过在从数天到数年的时间尺度上捕获目标类星体场的快速、重复的光谱，BHM 混响映射 (RM) 程序测量从中央吸积盘和周围宽线区域发射的光之间的时间延迟。这可以对大范围红移范围内的黑洞质量进行直接的几何测量。 SDSS-V 全类星体多历元光谱 (AQMES) 计划可在重复历元内监测数以万计的类星体