Een van de grootste röntgenonderzoeken met behulp van het XMM-Newton-ruimteobservatorium van de European Space Agency heeft bijna 12, 000 röntgenbronnen verspreid over drie grote, belangrijkste gebieden van de hemel. De röntgenbronnen vertegenwoordigen actieve galactische kernen en clusters van sterrenstelsels, en het onderzoek legt de groei vast van de superzware zwarte gaten in de kernen van deze sterrenstelsels. Dit röntgenonderzoek vormt een aanvulling op eerdere röntgenonderzoeken, waardoor de onderzoekers actieve galactische kernen in een breed scala van kosmische omgevingen in kaart kunnen brengen.

Qingling Ni en W. Niel Brandt van Penn State zullen de resultaten presenteren van de XMM-Spitzer Extragalactic Representative Volume Survey (XMM-SERVS) tijdens een persconferentie die maandag wordt gehouden, 7 juni om 16.30 uur tijdens de 238e bijeenkomst van de American Astronomical Society. Een paper waarin het onderzoek wordt beschreven, door een internationaal team van astronomen, is ingediend bij de Astrophysical Journal Supplement .

"Röntgenonderzoek is de beste manier om groeiende superzware zwarte gaten te vinden, die zich in de kernen van veel grote sterrenstelsels bevinden, " zei Ni, een afgestudeerde student aan Penn State en hoofdauteur van het papier. "Met dit enorme nieuwe onderzoek, we hebben toegang tot populatiegegevens over groeiende superzware zwarte gaten om hun fysieke eigenschappen en evolutie over de kosmische geschiedenis beter te begrijpen."

Momenteel beschikbare röntgenonderzoeken zijn voornamelijk diepe "potloodstraal" onderzoeken die een zeer klein deel van de lucht beslaan of ondiepe onderzoeken die grote hemelgebieden beslaan. Diepe potloodbundelonderzoeken kunnen alleen actieve galactische kernen bemonsteren in een beperkt kosmisch volume, en ze missen het vermogen om een ​​breed dynamisch bereik van kosmische omgevingen te verkennen. Oppervlakkig, breedveldonderzoeken kunnen een grotere verscheidenheid aan omgevingen bemonsteren, maar missen de gevoeligheid om het grootste deel van de groei van kosmische superzware zwarte gaten te detecteren.

Het nieuwe XMM-SERVS-onderzoek helpt de kloof te dichten tussen diepe potloodstraal-röntgenonderzoeken en ondiepe röntgenonderzoeken over grote hemelgebieden. Het XMM-SERVS-onderzoek biedt middeldiepe röntgendekking voor drie ver van elkaar verwijderde hemelvelden die eerder op meerdere golflengten zijn onderzocht. Aanvullend, deze regio's zijn geselecteerd als Deep-Drilling Fields of the Legacy Survey of Space and Time (LSST) voor uitvoering door het Vera C. Rubin Observatory. Het Rubin-observatorium is een gigantische onderzoekstelescoop van 8,4 meter in het noorden van centraal Chili, die momenteel wordt gebouwd voor een bedrag van meer dan $ 600 miljoen. Het vertegenwoordigt een van de grootste investeringen van de wereldwijde astronomische gemeenschap in dit decennium.

De LSST Deep-Drilling Fields zijn luchtregio's waar aanzienlijk meer waarnemingen zullen worden verkregen in vergelijking met typische luchtregio's tijdens het tienjarige LSST-onderzoek, nieuwe wetenschappelijke ontdekkingen mogelijk maken. De XMM-SERVS-onderzoeksvelden zijn ook de locaties van meerdere andere aankomende onderzoeken op radio, submillimeter, infrarood, en optische golflengten. Een van de XMM-SERVS-onderzoeksvelden behoort ook tot de Deep Fields van de ruimtemissie Euclid ter waarde van € 600 miljoen die in 2022 zal worden gelanceerd. de röntgendekking van XMM-SERVS heeft een enorme legacy-waarde in combinatie met deze andere rijke datasets.

"Deze luchtvelden omvatten een grote verscheidenheid aan kosmische omgevingen, " zei Ni. "Dus we krijgen een beeld van de groei van superzware zwarte gaten die hopelijk onbevooroordeeld is door lokale kosmische factoren. Aanvullend, de afgelopen tien jaar hebben astronomen vastgesteld dat er een sterke correlatie bestaat tussen de groei van zwarte gaten en de eigenschappen van sterrenstelsels, maar de beperkte steekproefomvang beperkte deze studies tot een goed onderzoek van slechts enkele melkwegparameters. Onze nieuwe grote steekproef van groeiende superzware zwarte gaten zal ons in staat stellen om samen naar veel meer melkwegparameters te kijken."

De velden die door de XMM-SERVS-enquête worden bestreken, zijn de Wide Chandra Deep Field-South (W-CDF-S), de European Large-Area Infrared Space Observatory S1 Survey (ELAIS-S1), en de XMM-Newton Large-Scale Structure Survey (XMM-LSS). Deze hemelgebieden, elk een paar vierkante graden overspannend, behoren al tot de best bestudeerde velden aan de hemel, en met de komende LSST en andere dekking zullen dit de belangrijkste onderzoeksvelden van de volgende generatie zijn.

"Dit onderzoek vertegenwoordigt belangrijk fundamenteel werk waarop, Ik verdenk, honderden studies zullen worden gebouwd in de komende tien jaar of twee, " zei Brandt, Verne M. Willaman hoogleraar astronomie en astrofysica en hoogleraar natuurkunde aan Penn State, en een van de leiders van de studie. "XMM-Newton was de beste missie om deze gegevens te verzamelen, en we moesten veel observatietijd investeren voor deze studie - met een totale gecombineerde blootstelling van bijna 60 dagen - omdat het zo belangrijk zal zijn voor actieve melkwegonderzoeken, melkwegclusterstudies, en voor het begrijpen van grootschalige structuren in het universum. Het vergde een meerjarige multinationale inspanning en het is ongelooflijk bevredigend om het voor elkaar te krijgen. We zijn de European Space Agency en NASA zeer dankbaar voor hun langdurige ondersteuning van dit werk."