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近日，由中國科學(xué)院上海天文臺早期宇宙與高紅移星系團組、射電天體測量與天球參考系團組、射電天文研究與技術(shù)創(chuàng)新中心團組組成的聯(lián)合研究團隊，在基于之前利用天體測量數(shù)據(jù)篩選奇異類星體樣本的工作上，進一步挑選出2例雙活動星系核候選體以及56例透鏡類星體候選體，為利用歐空局蓋亞（Gaia）衛(wèi)星的天體測量數(shù)據(jù)搜尋并研究雙活動星系核以及透鏡類星體開拓了新的思路。相關(guān)研究成果發(fā)表在《皇家天文學(xué)會月報》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）上。
根據(jù)層級并合模型，雙活動星系核是超大質(zhì)量雙黑洞系統(tǒng)演化的早期階段，搜尋和認證不同尺度的雙活動星系核樣本，對于天文學(xué)家理解超大質(zhì)量雙黑洞的形成和演化具有重要的意義。與雙活動星系核樣本在空間上容易混淆的還有透鏡類星體樣本，它是類星體由于前景星系的強引力透鏡效應(yīng)形成的多重像，對此類樣本的深入研究有助于天文學(xué)家更好地理解吸積盤和寬線區(qū)的幾何結(jié)構(gòu)，也可以推測透鏡星系內(nèi)暗物質(zhì)暈的性質(zhì)，甚至可以用多重像的時間延遲去限制哈勃常數(shù)，探索宇宙暗能量。然而迄今為止，觀測到的雙活動星系核系統(tǒng)卻遠小于理論預(yù)言的數(shù)目，透鏡類星體系統(tǒng)也只發(fā)現(xiàn)了400-500例左右，理論預(yù)言的數(shù)目和觀測不匹配的問題，仍有待解決。此外，類星體和恒星在天球上的投影重疊也干擾了搜尋雙活動星系核和透鏡類星體樣本的有效性。
由上海天文臺研究人員組成的研究團隊對Gaia中的類星體樣本進行了深入分析，首次提出類星體的光學(xué)結(jié)構(gòu)是影響參考架穩(wěn)定性和精度的重要因素。此前，針對斯隆數(shù)字巡天SDSS DR16發(fā)布的數(shù)十萬顆光譜認證的類星體，研究團隊提出了一系列利用天體測量數(shù)據(jù)篩選奇異類星體的新方法，該工作由上海天文臺射電天體測量與天球參考系團組牽頭，相關(guān)成果已于2022年3月7日發(fā)表在《天文學(xué)與空間科學(xué)前沿》（Frontiers in Astronomy and Space Sciences）上（SQUAB I, paper I）[2]。在這一成果的研究基礎(chǔ)上，在本次研究中，科研人員結(jié)合多種光學(xué)證認方式，對奇特類星體星表中SDSS DR16 類星體樣本中的1角秒范圍內(nèi)有多個Gaia 探測的源作進一步分類。通過分析SDSS 的光譜的發(fā)射線輪廓的特征，研究人員發(fā)現(xiàn)了兩個雙活動星系核候選體：其中一個源[OIII]呈現(xiàn)雙峰輪廓，另一個源其Hbeta寬線相對于[OIII]窄線發(fā)生了明顯的偏移。研究人員也利用同一個系統(tǒng)不同Gaia 探測之間的顏色差異，挑選出一批新的透鏡類星體的候選體，并匹配了樣本中哈勃空間望遠鏡（HST）的觀測記錄。HST的高分辨率圖像清晰地表明這些源都呈現(xiàn)雙核或多核特征，與相關(guān)研究的對比結(jié)果也進一步支持了團隊的分類方法（圖1）。下一步，研究人員將結(jié)合射電高分辨率VLBI觀測來對目標樣本進行進一步的研究，從分辨率為毫角秒量級的圖像上來對奇特類星體的分類特征進行深度分析。
論文合作者廖石龍副研究員表示，Gaia高精度天體測量數(shù)據(jù)能夠提供全天范圍0.2角秒級別的多重像分辨能力，以及恒星運動的自行視差分辨能力，而這些能力可以用來搜尋天球中不動的類星體，這些目標也構(gòu)成了空間參考架，但是這些數(shù)據(jù)中的一部分類星體（包括投影的類星體-恒星對，也包括雙活動星系核和引力透鏡類星體）由于天測參數(shù)異常而不適合作為時空參考架基準。
論文第一作者、上海天文臺博士后吉祥指出，[OIII]窄線的雙峰輪廓以及寬線相對于[OIII]窄線有明顯的偏移都被認為是雙活動星系核可能的特征，考慮到這兩個SDSS證認的活動星系核源均在1角秒尺度內(nèi)匹配到兩個Gaia探測，因此研究人員認為它們都是雙活動星系核候選體；對透鏡類星體而言，它的多重像一般都有相同的顏色（不考慮透鏡星系的影響），基于樣本中已被匯報的透鏡類星體樣本的顏色差異分布，研究人員又挑選出一批新的透鏡類星體的候選體。
論文合作者齊朝祥研究員指出，歐空局Gaia項目與中國空間站的巡天空間望遠鏡（CSST）項目可相互支撐，隨著Gaia DR3等后續(xù)數(shù)據(jù)的發(fā)布，研究人員一方面可以利用Gaia 高精度天體測量數(shù)據(jù)對類星體天測質(zhì)量進行評估，為CSST極深參考架構(gòu)建提供候選體做參考；另一方面也可利用Gaia系統(tǒng)性地搜尋雙活動星系核以及透鏡類星體系統(tǒng)，為未來利用CSST發(fā)現(xiàn)更多這樣的系統(tǒng)提供了科學(xué)幫助。
論文通訊作者鄭振亞研究員表示，本次研究基于Gaia衛(wèi)星的高精度天體測量數(shù)據(jù)，系統(tǒng)性開展搜尋研究雙活動星系核樣本和透鏡類星體樣本，這也為未來利用我國的巡天空間望遠鏡（CSST）開展類似搜尋工作，以及對超大質(zhì)量雙黑洞、透鏡星系中暗物質(zhì)分布、宇宙哈勃常數(shù)等的相關(guān)研究做好準備。
本項目得到了國家自然科學(xué)基金、上海市自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進會以及中國空間站巡天空間望遠鏡項目的支持。
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