Nuevo mapa de rayos X revela crecientes agujeros negros supermasivos en campos de prospección de próxima generación
El estudio XMM-SERVS sienta las bases clave para estudiar la historia cósmica y las propiedades físicas de las galaxias activas
UNIVERSITY PARK, Pensilvania
Uno de los estudios de rayos X más grandes que utiliza el observatorio espacial XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea ha mapeado cerca de 12.000 fuentes de rayos X en tres grandes y principales regiones del cielo. Las fuentes de rayos X representan núcleos galácticos activos y cúmulos de galaxias, y el estudio captura el crecimiento de los agujeros negros supermasivos en los núcleos de estas galaxias. Este estudio de rayos X complementa los estudios de rayos X anteriores, lo que permite a los investigadores mapear núcleos galácticos activos en una amplia gama de entornos cósmicos.
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| La imagen de XMM-Newton del campo W-CDF-S de 4,6 grados cuadrados revela la visión amplia y sensible del cielo de rayos X proporcionada por XMM-SERVS. Las fuentes detectadas, la mayoría de las cuales son agujeros negros supermasivos en crecimiento, están codificadas por colores de acuerdo con las energías de los rayos X detectados (el rojo tiene las energías más bajas y el azul las más altas). El contorno blanco indica el área del Chandra Deep Field-South, un conocido estudio ultraprofundo de rayos X con haz de lápiz. La imagen destaca cómo XMM-SERVS ahora ha proporcionado imágenes de rayos X panorámicas sensibles alrededor de este estudio. La imagen de XMM-Newton cubre un área aproximadamente 20 veces más grande que el tamaño aparente de la luna llena, que se muestra a escala en la parte superior izquierda. IMAGEN: ESA / XMM-NEWTON / COLABORACIÓN XMM-SERVS / Q. NI ET AL. |
Qingling Ni y W.Niel Brandt de Penn State presentarán los resultados de la Encuesta de volumen de representantes extragalácticos XMM-Spitzer (XMM-SERVS) en una conferencia de prensa que se llevará a cabo el lunes 7 de junio a las 4:30 p.m. durante la 238ª reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense. Un artículo que describe la encuesta, realizado por un equipo internacional de astrónomos, ha sido enviado a The Astrophysical Journal Supplement.
"Los estudios de rayos X son la mejor manera de encontrar agujeros negros supermasivos en crecimiento, que se encuentran en los núcleos de muchas galaxias grandes", dijo Ni, estudiante de posgrado en Penn State y autor principal del artículo. "Con esta nueva encuesta masiva, podemos acceder a datos de población sobre el crecimiento de agujeros negros supermasivos para comprender mejor sus propiedades físicas y la evolución a lo largo de la historia cósmica".
Los sondeos de rayos X actualmente disponibles son principalmente sondeos profundos de “haz de lápiz” que cubren una parte muy pequeña del cielo o levantamientos poco profundos que cubren grandes áreas del cielo. Los estudios profundos con haz de lápiz solo pueden muestrear núcleos galácticos activos en un volumen cósmico limitado, y carecen de la capacidad de explorar una amplia gama dinámica de entornos cósmicos. Los estudios de campo amplio y poco profundos pueden muestrear una variedad más amplia de entornos, pero carecen de la sensibilidad para detectar la mayor parte del crecimiento cósmico de agujeros negros supermasivos.
El nuevo sondeo XMM-SERVS ayuda a llenar la brecha entre los sondeos profundos de rayos X con haz de lápiz y los sondeos superficiales de rayos X en grandes áreas del cielo. El sondeo XMM-SERVS proporciona una cobertura de rayos X de profundidad media para tres campos de cielo ampliamente separados que se han estudiado previamente en múltiples longitudes de onda. Además, estas regiones han sido seleccionadas como Campos de Perforación Profunda del Legacy Survey of Space and Time (LSST) que llevará a cabo el Observatorio Vera C. Rubin. El Observatorio Rubin es un telescopio de exploración gigante de 8.4 metros ubicado en el centro-norte de Chile, que actualmente se está construyendo a un costo de más de $ 600 millones. Representa una de las mayores inversiones de la comunidad astronómica mundial en esta década.
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| Imagen XMM-Newton del campo ELAIS-S1 de 3,2 grados cuadrados, que es aproximadamente 15 veces más grande que el tamaño aparente de la luna llena (que se muestra a escala en la parte inferior derecha). XMM-SERVS proporciona una vista de rayos X amplia y sensible de esta región. IMAGEN: ESA / XMM-Newton / XMM-SERVS Collaboration / Q. Ni et al. |
Los campos de perforación profunda del LSST son regiones del cielo donde se obtendrán sustancialmente más observaciones en comparación con las regiones del cielo típicas durante la encuesta LSST de diez años, lo que permitirá nuevos descubrimientos científicos. Los campos de sondeos de XMM-SERVS son también los sitios de muchos otros sondeos futuros en longitudes de onda de radio, submilimétricas, infrarrojas y ópticas. Uno de los campos de estudio de XMM-SERVS también se encuentra entre los campos profundos de la misión espacial Euclid de 600 millones de euros que se lanzará en 2022. Por lo tanto, la cobertura de rayos X proporcionada por XMM-SERVS tiene un enorme valor heredado junto con estos otros ricos conjuntos de datos.
"Estos campos del cielo abarcan una amplia variedad de entornos cósmicos", dijo Ni. “Así que estamos obteniendo una visión del crecimiento de agujeros negros supermasivos que, con suerte, es imparcial por factores cósmicos locales. Además, durante la última década, los astrónomos han establecido que existe una fuerte correlación entre el crecimiento de los agujeros negros y las propiedades de las galaxias, pero el tamaño limitado de la muestra restringió estos estudios a la investigación adecuada de solo unos pocos parámetros de las galaxias. Nuestra nueva gran muestra de agujeros negros supermasivos en crecimiento nos permitirá mirar juntos muchos más parámetros de galaxias ".
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| Imagen XMM-Newton del campo XMM-LSS de 5,3 grados cuadrados, que es aproximadamente 25 veces más grande que el tamaño aparente de la luna llena (que se muestra a escala en la parte inferior derecha). XMM-LSS fue el primer campo XMM-SERVS observado por XMM-Newton. Chien-Ting Chen, un ex investigador postdoctoral en Penn State que ahora es astrónomo en la USRA, dirigió el trabajo para este campo (ver Chen et al.2018, Mon. Not. Roy. Ast. Soc.). XMM-SERVS proporciona una vista de rayos X amplia y sensible de esta región. IMAGEN: ESA / XMM-Newton / XMM-SERVS Collaboration / Q. Ni et al. |
Los campos cubiertos por la encuesta XMM-SERVS son Wide Chandra Deep Field-South (W-CDF-S), la encuesta European Large-Area Infrared Space Observatory S1 (ELAIS-S1) y la estructura a gran escala XMM-Newton. Encuesta (XMM-LSS). Estas áreas del cielo, cada una de las cuales abarca unos pocos grados cuadrados, ya se encuentran entre los campos mejor estudiados del cielo y, con el próximo LSST y otra cobertura, serán los principales campos de estudio de la próxima generación.
"Esta encuesta representa un trabajo fundamental clave sobre el cual, sospecho, se construirán cientos de estudios durante la próxima década o dos", dijo Brandt, Verne M. Willaman, profesor de astronomía y astrofísica y profesor de física en Penn State, y uno de los líderes del estudio. “XMM-Newton fue la mejor misión para recopilar estos datos, y necesitábamos invertir mucho tiempo de observación para este estudio, con una exposición combinada total de casi 60 días, porque será muy importante para estudios activos de galaxias, cúmulos de galaxias estudios, y para comprender estructuras a gran escala en el universo. Requirió un esfuerzo multinacional de varios años y es increíblemente gratificante hacerlo. Estamos muy agradecidos con la Agencia Espacial Europea y la NASA por su apoyo a largo plazo de este trabajo ".
Además de Ni y Brandt, el equipo de investigación incluye a Chien-Ting Chen, USRA; Bin Luo, Universidad de Nanjing; Kristina Nyland, becaria de la NRC; Guang Yang, Universidad A&M de Texas; Fan Zou, Donald P. Schneider y John D. Timlin III, Penn State; James Aird, Universidad de Edimburgo; David M. Alexander, Universidad de Durham; Franz Erik Bauer, PUC; Mark Lacy, NRAO; Bret D. Lehmer, Universidad de Arkansas; Labani Mallick, IIA; Mara Salvato, MPE; Paolo Tozzi, Cristian Vignali, Andrea Comastri, Roberto Gilli y Maurizio Paolillo, INAF-Florencia, Bolonia y Nápoles; Iris Traulsen y Axel Schwope, AIP; Mattia Vaccari, Universidad de Western Cape; Fabio Vito, SNS-Pisa; Yongquan Xue, USTC; Manda Banerji, Universidad de Southampton; Kate Chow, CSIRO; Agnese Del Moro, DLR; James Mullaney, Universidad de Sheffield; Ohad Shemmer, Universidad del Norte de Texas; Mouyuan Sun, Universidad de Xiamen; y Jonathan R. Trump, Universidad de Connecticut.
Muchos de los autores de este trabajo que no pertenecen a Penn State son ex miembros del Departamento de Astronomía y Astrofísica de Penn State.
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| Impresión del artista del telescopio de rayos X XMM-Newton de la ESA. Crédito de la imagen: ESA |
Basado en observaciones obtenidas con XMM-Newton, una misión científica de la ESA con instrumentos y contribuciones financiadas directamente por los estados miembros de la ESA y los Estados Unidos (NASA).
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Última actualización 07 de junio de 2021, enlace publicación.
