Как образуются и развиваются галактики? И как центральные сверхмассивные чёрные дыры влияют на своих хозяев? Это два больших вопроса, на которые астрономы Тафтса надеются ответить, когда начнёт свою работу новый высокочувствительный инструмент, который будет установлен на 8,2-метровом телескопе “Субару” обсерватории Мауна-Кеа (Гавайи).
Данило Маркезини (Danilo Marchesini) и Анна Саджина (Anna Sajina) являются частью большой международной группы, ответственной за создание современного прибора PFS – спектрографа, который в скором времени начнёт свою работу.
PFS будет использовать 2400 оптических датчиков, что позволит ему одновременно снимать 2400 астрономических объектов в ночном небе. Эти данные будут анализироваться четырьмя спектрографами, что позволит получить информацию о свете, который невидим для невооружённого глаза.
“Они в основном состоят из трёх камер: ультрафиолетовой камеры, оптико-визуальной камеры и ближней инфракрасной камеры”, – сказал Маркезини.
Тестирование начнётся в 2020 году, а PFS, как ожидается, будет полностью подключен к сети в конце 2021 года или в начале 2022 года. Многонациональную команду по созданию инструмента возглавляют учёные из японских, тайваньских, бразильских, китайских, французских и американских учреждений, включая КалТех, Университет Джона Хопкинса и Принстон.
Университет Тафтса является частью Северо-восточной группы, разрабатывающей PFS (NEPG), в состав которой входят преподаватели из Университета Коннектикута, Университета Иллинойса в Урбан-Шампейн, Колумбийского университета и Университета Питтсбурга.
Участие в подготовке PFS означает, что астрономам Тафтса гарантировано около 300-350 ночей доступа к прибору в течение пяти или шести лет для проведения серии исследовательских экспериментов. Кроме того у них будет доступ к полученным данным без длительного ожидания. Пока Саджина и Маркезини будут изучать формирующиеся галактики и активно аккрецирующие сверхмассивные чёрные дыры, другие группы попытаются ответить на вопрос о происхождении тёмной материи и тёмной энергии. Кроме того, исследователи изучат историю нашего Млечного Пути и его спутниковых галактик.
Быть частью PFS и иметь так много гарантированных ночей для наблюдений также поможет в поиске финансирования для других астрономических исследований.
“Поскольку у нас уже есть гарантированные данные, нам не нужно доказывать финансирующему агентству, что мы сможем получить такие современные данные”, – сказал Маркезини.
Такой доступ к PFS уже доказал свою эффективность. Саджина, которая в этом семестре находится в отпуске и проводит исследования в КалТех, является руководителем исследовательского проекта с использованием космического телескопа “Спитцер” (НАСА), который частично финансируется благодаря её участию в PFS.
Сверхмассивные чёрные дыры и эволюция галактик
Саджина и Маркезини уже имеют подробные планы своих будущих исследований с использованием PFS. Их первая цель – понять, как формируются и развиваются галактики, и, в частности, как сверхмассивные чёрные дыры в их центрах влияют на эволюцию этих объектов. Они будут наблюдать то, что называется активными ядрами галактики – явление, когда материал падает на сверхмассивные чёрные дыры и испускает при этом огромное количество радиации.
Исследователи проведут наблюдения на протяжении не менее 100 ночей для изучения связи между активными ядрами галактик и эволюцией галактик. Для этого они будут собирать данные о периодах активного звездообразования во Вселенной, которые наблюдались около 10 миллиардов лет назад.
Астрономы также попытаются понять, почему в галактиках останавливается формирование звёзд. Например, какие физические механизмы гашения звездообразования, превращают их из галактик, активно формирующих звёзды, в покоящиеся галактики.
Кроме того, исследователи надеются узнать, как окружающая среда галактики влияет на неё. Галактики неравномерно распределены во Вселенной – существует определённое распределение галактик, напоминающее по своей форме паутину. Когда её нити собираются вместе, образуется скопление галактик. Один из вопросов: как эта общая среда колоссальных структур влияет на эволюцию галактики? И новый инструмент PFS поможет учёным найти ответы.
