ÏÐÀÂÈÒÅËÜÑÒÂÎ ÐÎÑÑÈÉÑÊÎÉ ÔÅÄÅÐÀÖÈÈ
ÔÅÄÅÐÀËÜÍÎÅ ÃÎÑÓÄÀÐÑÒÂÅÍÍÎÅ ÁÞÄÆÅÒÍÎÅ
ÎÁÐÀÇÎÂÀÒÅËÜÍÎÅ Ó×ÅÐÅÆÄÅÍÈÅ
ÂÛÑØÅÃÎ ÏÐÎÔÅÑÑÈÎÍÀËÜÍÎÃÎ ÎÁÐÀÇÎÂÀÍÈß
¾ÑÀÍÊÒ-ÏÅÒÅÐÁÓÐÃÑÊÈÉ ÃÎÑÓÄÀÐÑÒÂÅÍÍÛÉ ÓÍÈÂÅÐÑÈÒÅÒ¿
ÊÀÔÅÄÐÀ ÀÑÒÐÎÔÈÇÈÊÈ
Êîòîâ Ñåðãåé Ñåðãååâè÷
Èçó÷åíèå ñâîéñòâ âûáîðîê êâàçàðîâ
ÄÈÏËÎÌÍÀß ÐÀÁÎÒÀ
Äîïóùåí ê çàùèòå.
Çàâåäóþùèé êàôåäðîé àñòðîôèçèêè:
ä.ô.-ì.í., ïðîôåññîð Ãàãåí-Òîðí Â.À.
Íàó÷íûé ðóêîâîäèòåëü:
ä.ô.-ì.í., ïðîôåññîð Ãàãåí-Òîðí Â.À.
Íàó÷íûé êîíñóëüòàíò:
ê.ô.-ì.í., Äîäîíîâ Ñ.Í.
Ðåöåíçåíò:
ê.ô.-ì.í., Àðõàðîâ À.À.
Ñàíêò-Ïåòåðáóðã, 2016
SAINT-PETERSBURG
STATE UNIVERSITY
DEPARTMENT OF ASTROPHYSICS
Kotov Sergei
QSO samples properties study
GRADUATION THESIS
Admitted for defence.
Head of Department:
Doctor of Science, Professor V.A.
Hagen-Thorn
Scienti c supervisor:
Doctor of Science, Professor V.A.
Hagen-Thorn
Scienti c supervisor:
Doctor of Science, Dodonov S.N.
Reviewer:
Doctor of Science, Arkharov A.A.
Saint-Petersburg, 2016
Ñîäåðæàíèå
1 Ââåäåíèå
1.1
2
Ïîñòàíîâêà çàäà÷è . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 Îòáîð êàíäèäàòîâ â êâàçàðû â Ñëîàíîâñêîì îáçîðå.
2.1
2
14
Öâåòîâûå êðèòåðèè îòáîðà êàíäèäàòîâ â êâàçàðû Richards,
2002. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15
2.2
Îáëàñòè âêëþ÷åíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16
2.3
Îáëàñòè èñêëþ÷åíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18
3 Âûáîðêà êàíäèäàòîâ â êâàçàðû èç êàòàëîãà Richards, 2015 24
3.1
Âûáîðêà êàíäèäàòîâ â êâàçàðû èç êàòàëîãà Bovy, 2015 . . .
26
4 Îòáîð êàíäèäàòîâ â êâàçàðû ïî íàáëþäåíèÿì â ñðåäíåïîëîñíûõ ôèëüòðàõ.
28
4.1
Îïèñàíèå àëãîðèòìà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
28
5 Cðàâíåíèå ðàçëè÷íûõ ìåòîäîâ ïîèñêà è âûäåëåíèÿ êàíäèäàòîâ â êâàçàðû
35
6 Âûâîäû
38
7 Çàêëþ÷åíèå
38
1
1
Ââåäåíèå
1.1
Ïîñòàíîâêà çàäà÷è
Îáçîðû íåáà ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ ïîëó÷åíèÿ ñòàòèñòè÷åñêèõ âûáîðîê
àñòðîíîìè÷åñêèõ îáúåêòîâ ñ èì ïðèñóùèìè õàðàêòåðèñòèêàìè: ïðîñòðàíñòâåííûì îáúåìîì, ãëóáèíîé, ïîëíîòîé è îäíîðîäíîñòüþ âûáîðîê îáúåêòîâ. Ìåòîäè÷åñêè îáçîðíûå ðàáîòû ðàçäåëÿþòñÿ íà ñïåêòðàëüíûå, èñïîëüçóþùèå áåñùåëåâóþ èëè ìóëüòèîáúåêòíóþ ñïåêòðîñêîïèþ è íà îáçîðû,
îñíîâàííûå íà ïðÿìûõ ñíèìêàõ íåáà â íåñêîëüêèõ øèðîêîïîëîñíûõ èëè
ìíîãèõ ñðåäíåïîëîñíûõ ôèëüòðàõ.
Ñïåêòðàëüíûå îáçîðû, äàþùèå èíôîðìàöèþ îá îáúåêòàõ ñ îòíîñèòåëüíî âûñîêèì ñïåêòðàëüíûì ðàçðåøåíèåì, òðåáóþò çíà÷èòåëüíîãî òåëåñêîïíîãî âðåìåíè. Îáçîðû, îñíîâàííûå íà ïðÿìûõ ñíèìêàõ íåáà â øèðîêîïîëîñíûõ ôèëüòðàõ, áîëåå ýêîíîìíû, ëèáî ïðè òîé æå ýêñïîçèöèè çíà÷èòåëüíî ãëóáæå ñïåêòðàëüíûõ îáçîðîâ è äàþò èíôîðìàöèþ î ìîðôîëîãèè
è ðàñïðåäåëåíèè ýíåðãèè â ñïåêòðàõ âñåõ îáúåêòîâ ïîëÿ çðåíèÿ òåëåñêîïà
ñ î÷åíü íèçêèì ñïåêòðàëüíûì ðàçðåøåíèåì. Íåáîëüøîå ÷èñëî ôîòîìåòðè÷åñêèõ ïîëîñ äåëàåò ðåçóëüòàòû íàáëþäåíèé âåñüìà ÷óâñòâèòåëüíûìè ê
âàðèàöèÿì íàêëîíà â ñïåêòðàëüíîì ðàñïðåäåëåíèè ýíåðãèè (SED) ó îáúåêòîâ. Èíôîðìàöèÿ î ìîðôîëîãèè îáúåêòîâ èìååò âåñüìà îãðàíè÷åííîå
ïðèìåíåíèå ïðè êëàññèôèêàöèè îáúåêòîâ íà çâ¼çäû, ãàëàêòèêè è êâàçàðû, ò.ê. ñèëüíî çàâèñèò îò óñëîâèé íàáëþäåíèé è ñòàíîâèòñÿ íåïðèãîäíîé
çàäîëãî äî äîñòèæåíèÿ ïðåäåëîâ ôîòîìåòðèè.
Êâàçàðû, áóäó÷è ÿð÷àéøèìè èç èçâåñòíûõ îáúåêòîâ âî âñåëåííîé, íàáëþäàþòñÿ ñîâðåìåííûìè ìåòîäàìè äî z = 6 è áîëåå. Èñõîäÿ èç ïðåäïîëîæåíèÿ îá îäíîðîäíîñòè è èçîòðîïíîñòè âñåëåííîé, ìû ìîæåì ïðîñëåäèòü
èõ ýâîëþöèþ ïî îáúåêòàì, íàõîäÿùèìñÿ íà ðàçëè÷íûõ ðàññòîÿíèÿõ. Îäíàêî, ïî ïðè÷èíå áîëüøîãî ðàçíîîáðàçèÿ íàáëþäàåìûõ àêòèâíûõ ÿäåð, äå-
2
ëàòü êàêèå-ëèáî âûâîäû îá èõ ïðîñòðàíñòâåííîé êîíöåíòðàöèè, ôóíêöèè
ñâåòèìîñòè è ò.ä. ìîæíî òîëüêî ïðè íàëè÷èè äîñòàòî÷íîé äëÿ ñîñòàâëåíèÿ
ñòàòèñòèêè âûáîðêè.
Ñóùåñòâóåò ìíîæåñòâî ìåòîäîâ ïîèñêà êâàçàðîâ. Ëþáîé èç íèõ íà÷èíàåòñÿ ñ íàáëþäåíèé. Ðàññìîòðèì âêðàòöå ïëþñû è ìèíóñû ðàçëè÷íûõ
òåõíèê íàáëþäåíèÿ, ïðèìåíÿåìûõ äëÿ ýòîé çàäà÷è.
• Áåñùåëåâàÿ ñïåêòðîñêîïèÿ
 íà÷àëå 60-õ ãîäîâ Á.Å. Ìàðêàðÿí ïðèìåíèë îáúåêòèâíóþ ïðèçìó
â ñî÷åòàíèè ñ 1-ì òåëåñêîïîì Øìèäòà Áþðàêàíñêîé îáñåðâàòîðèè ñ
öåëüþ ïîèñêà îáúåêòîâ ñ èçáûòî÷íûì ÓÔ èçëó÷åíèåì, ïîëîæèâ íà÷àëî Ïåðâîìó Áþðàêàíñêîìó ñïåêòðàëüíîìó îáçîðó. Òàêàÿ ìåòîäèêà
äàâàëà íèçêîäèñïåðñèîííûé ñïåêòð äëÿ êàæäîãî èç îáúåêòîâ ïîëÿ â
16 êâàäðàòíûõ ãðàäóñîâ, ïîçâîëÿÿ îòáèðàòü êàíäèäàòû â ãàëàêòèêè
ñ àêòèâíûì ÿäðîì ïî êðèòåðèþ óëüòðàôèîëåòîâîãî èçáûòêà. Ïîçæå
âî Âòîðîì Áþðàêàíñêîì îáçîðå Á.Å. Ìàðêàðÿí è Ä.À. Ñòåïàíÿí èñïîëüçîâàëè àíàëîãè÷íóþ ìåòîäèêó äëÿ îòáîðà êàíäèäàòîâ â êâàçàðû.
Áëàãîäàðÿ ñâîåé ïðîñòîòå è ýôôåêòèâíîñòè ýòîò ïîäõîä ñòàë èñïîëüçîâàòüñÿ ïîâñåìåñòíî.  1970 ãîäó â ôîêóñå 1-ì òåëåñêîïà îáñåðâàòîðèè Êèòò Ïèê áûëà ïðèìåíåíà ïðîçðà÷íàÿ äèôðàêöèîííàÿ ðåøåòêà
(Hoag & Schroeder 1970), â 1975 ãîäó îáúåêòèâíóþ ïðèçìó èñïîëüçîâàëè
äëÿ ïðîâåäåíèÿ îáçîðà íà òåëåñêîïå ʼðòèñà-Øìèäòà (Smith 1975), à
â 1976 ãîäó ïðîçðà÷íóþ äèôðàêöèîííóþ ðåøåòêó óñòàíîâèëè â ôîêóñå
4-ì òåëåñêîïà îáñåðâàòîðèè Ñåððî-Òîëîëî ñ öåëüþ ïîëó÷åíèÿ ãëóáîêèõ
ñíèìêîâ (Hoag 1976).
Áîëüøèì ïðåèìóùåñòâîì ýòîãî ìåòîäà ñòàëî òî, ÷òî îí ïîçâîëÿë âûéòè
çà ðàìêè êðèòåðèÿ ãîëóáîãî èçáûòêà, è ïîèñê ìîã ïðîèçâîäèòüñÿ òàêæå
è íàïðÿìóþ ïî íàëè÷èþ øèðîêèõ ýìèññèîííûõ ëèíèé, îñîáåííî ïðè
ïîïàäàíèè Lα â íàáëþäàåìûé äèàïàçîí äëèí âîëí.
3
Îäíàêî, ïðè âñåé ñâîåé ïðîñòîòå äàííûé ïîäõîä èìååò ðÿä ñåðüåçíûõ
íåäîñòàòêîâ. Ïðåæäå âñåãî, ñïåêòðû îáúåêòîâ ðàñòÿãèâàþòñÿ ïîâåðõ
ôîíà íåáà, ÷òî, â ñðàâíåíèè ñ ùåëåâîé ñïåêòðîñêîïèåé, ïîíèæàåò ïðåäåë ðåãèñòðàöèè ñðàçó íà íåñêîëüêî çâåçäíûõ âåëè÷èí. Âî-âòîðûõ, ýòîò
ïðåäåë îäíîçíà÷íî îïðåäåëèòü íåëüçÿ, ïîñêîëüêó îí ñèëüíî çàâèñèò
îò âèäà ñïåêòðà. Êðîìå òîãî, äîâîëüíî ÷àñòî ïðîèñõîäÿò íàëîæåíèÿ
ñïåêòðîâ äðóã íà äðóãà, èç-çà ÷åãî äàííûå î ñóùåñòâåííîé ÷àñòè îáúåêòîâ ïîïðîñòó ñòàíîâÿòñÿ íåïðèãîäíûìè äëÿ èññëåäîâàíèÿ. À ïîñêîëüêó
ôîòîïëàñòèíêè èçó÷àëèñü âðó÷íóþ ïðè ïîìîùè ìèêðîñêîïà, áîëüøóþ
ðîëü èãðàë ÷åëîâå÷åñêèé ôàêòîð: êàæäûé èññëåäîâàòåëü îòáèðàë îáúåêòû ñóáúåêòèâíî.
• Øèðîêîïîëîñíàÿ ôîòîìåòðèÿ
 1956 ãîäó Ãèëüåðìî Àðî ïðåäëîæèë èñïîëüçîâàòü òðåõöâåòíóþ ôîòîìåòðèþ äëÿ ïîèñêà ãàëàêòèê ñ ÿðêèìè ëèíèÿìè è èçáûòêîì â ãîëóáîé è óëüòðàôèîëåòîâîé îáëàñòè, è âñêîðå âìåñòå ñ Âèëëåìîì Ëåéòåíîì ïðèñòóïèë ê ñîçäàíèþ êàòàëîãà ãîëóáûõ îáúåêòîâ ïðè ïîìîùè
48" êàìåðû Øìèäòà Ïàëîìàðñêîé îáñåðâàòîðèè (Haro & Luyten 1962).
Êâàçàðû, òàêæå îáëàäàþùèå óëüòðàôèîëåòîâûì èçáûòêîì, ïîïàäàëè
â ýòîò êàòàëîã, è âñêîðå ñòàëî ïîíÿòíî, ÷òî îíè èìåþò ðàçíîñòü öâåòîâ
U − B , ñèëüíî îòëè÷íóþ îò áîëüøèíñòâà çâåçä, çà èñêëþ÷åíèåì áåëûõ
êàðëèêîâ (Sandage & Luyten 1967). Äàííàÿ ìåòîäèêà îêàçàëàñü âïîëíå
ýôôåêòèâíîé è ïîçâîëÿëà èçáåæàòü íåäîñòàòêîâ áåñùåëåâîé ñïåêòðîñêîïèè. Îäíàêî áûñòðî ïðîÿâèëèñü è åå ìèíóñû: ñìåùåííûå ýìèññèîííûå ëèíèè, ïîïàäàÿ â ðàçíûå ôèëüòðû, ïîðîæäàþò áîëüøîé ðàçáðîñ
çíà÷åíèé â öâåòîâîì ïðîñòðàíñòâå (Sandage 1966, Grewing 1967), èç-çà
÷åãî íà z > 2.2 óëüòðàôèîëåòîâûé èçáûòîê ïðîÿâëÿòüñÿ ïåðåñòàåò.
Äàëüíåéøåå ðàçâèòèå øèðîêîïîëîñíîé ôîòîìåòðèè ïîøëî â ñòîðîíó
óâåëè÷åíèÿ ÷èñëà ôèëüòðîâ. Îòáîð ñòàëè ïðîâîäèòü ñíà÷àëà â äâó4
ìåðíîì öâåòîâîì ïðîñòðàíñòâå (U − B, B − V ) ïî òîìó æå êðèòåðèþ
óëüòðàôèîëåòîâîãî èçáûòêà (Bracessi et a.l 1980), ÷òî ïðàêòè÷åñêè ïîëíîñòüþ îòäåëÿëî ãîëóáûå êâàçàðû îò çâåçä, îäíàêî âñå åùå íå ïîçâîëÿëî âûéòè çà z > 2.2. Ïåðåéòè ýòîò ïîðîã ïîìîãëî èñïîëüçîâàíèå ÷åòûðåõöâåòíîé ñèñòåìû ôèëüòðîâ (Koo & Kron 1982). Îáíîâèëñÿ, ñîîòâåòñòâåííî, è àëãîðèòì îòáîðà: îáúåêòû âûáèðàëèñü â òðåõìåðíîì öâåòîâîì ïðîñòðàíñòâå ïî ïðèíöèïó íåïðèíàäëåæíîñòè ê îáëàñòÿì, çàíèìàåìûì çâåçäàìè. Ïîäîáíûé ïîäõîä îêàçàëñÿ ðåçóëüòàòèâíûì: Shanks et
al (1983) îòêðûë êâàçàð íà z = 3.61 ñ èñïîëüçîâàíèåì UBVR-ñèñòåìû,
à ê 1990 ãîäó àíàëîãè÷íûìè ìåòîäàìè áûëî îòêðûòî 53 êâàçàðà íà
z > 3 è 3 êâàçàðà íà z > 4 (Hartwick & Schade 1990).
Íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî îòäåëüíûå îáúåêòû íà áîëüøèõ êðàñíûõ ñìåùåíèÿõ ýòîò àëãîðèòì âûäåëèòü ïîçâîëÿë, áîëüøàÿ ÷àñòü âñå ðàâíî ïðîïóñêàëàñü, ïîïàäàÿ íà öâåòîâûõ äèàãðàììàõ â îáëàñòè, çàíèìàåìûå
çâåçäàìè. Êðîìå òîãî, íà z > 5 ëàéìàíîâñêèé ñêà÷îê ïåðåõîäèò â
êðàñíóþ îáëàñòü, è íà âèäèìûé äèàïàçîí íà÷èíàåò ïðèõîäèòüñÿ íè÷òîæíî ìàëàÿ ÷àñòü èçëó÷åíèÿ, ïðåòåðïåâøàÿ ñèëüíîå ïîãëîùåíèå íà
ëó÷å çðåíèÿ. Ðåãèñòðàöèÿ ïðè ýòîì âîçìîæíà òîëüêî â êðàéíåì êðàñíîì ôèëüòðå, è, êàê ïðàâèëî, ñ íèçêèì ñîîòíîøåíèåì ñèãíàë-øóì èç-çà
ïëîõîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè ôîòîýìóëüñèè â êðàñíîé îáëàñòè è áîëüøîãî
ðàññòîÿíèÿ äî èñòî÷íèêà.
Ïðèìåíåíèå ÏÇÑ ðåøèëî ðÿä ïðîáëåì, ïîñêîëüêó ïðèåìíèêè äàííîãî òèïà â ñî÷åòàíèè â âûñîêîé êâàíòîâîé ýôôåêòèâíîñòüþ â öåëîì
ñïîñîáíû ðåãèñòðèðîâàòü èçëó÷åíèå âïëîòü äî 10 000
A è áîëåå. Ýòî
ïîçâîëèëî ñïðîåêòèðîâàòü íàáîð øèðîêîïîëîñíûõ ôèëüòðîâ ñ ðàçäåëåíèåì êðàñíîé îáëàñòè íà äâå ÷àñòè, ÷òî ñäåëàëî âîçìîæíûì îïðåäåëåíèå ëàéìàíîâñêîãî ñêà÷êà íà z > 5, è áûëî óñïåøíî ðåàëèçîâàíî â
Ñëîàíîâñêîì öèôðîâîì îáçîðå (SDSS), ñì. ðèñ. 1. Â 1999 ãîäó Ôýí [41]
5
Ðèñ. 1: Ôèëüòðû îáçîðà SDSS ñ ó÷åòîì ñïåêòðàëüíîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè
äåòåêòîðà, ïðîïóñêàíèÿ îïòèêè è àòìîñôåðû.
ñôîðìóëèðîâàë, à â 2002 ãîäó Ãîðäîí Ðè÷àðäñ ïðåäñòàâèë ìåòîäèêó
ïîèñêà êâàçàðîâ ïî ïÿòè ôèëüòðàì, ïðèãîäíóþ âïëîòü äî z = 5.8,
îïðåäåëèâ ðÿä íîâûõ ïîèñêîâûõ êðèòåðèåâ. Ïåðåñå÷åíèÿ ñ îáëàñòÿìè,
çàíèìàåìûìè çâåçäàìè, ïðè ýòîì ïî-ïðåæíåìó îñòàëèñü, ê òîìó æå
õîòåëîñü ïðîáèòüñÿ íà êàê ìîæíî áîëüøèå êðàñíûå ñìåùåíèÿ, ïîýòîìó ñëåäóþùèì øàãîì ñòàëî äîïîëíåíèå îïòè÷åñêîé ôîòîìåòðèè Ñëîàíîâñêîãî îáçîðà äàííûìè ñ èíôðàêðàñíûõ êîñìè÷åñêèõ òåëåñêîïîâ
SPITZER è WISE (Richards et al. 2015), à òàêæå äàííûìè ñ óëüòðàôèîëåòîâîãî òåëåñêîïà GALEX (Bovy et al. 2015). Ëàéìàíîâñêèé ñêà÷îê
íà áîëüøèõ êðàñíûõ ñìåùåíèÿõ ôèêñèðîâàëñÿ íà ãðàíèöå âèäèìîé îáëàñòè áëàãîäàðÿ èñïîëüçîâàíèþ èíôðàêðàñíîé ôîòîìåòðèè, à íàëè÷èå
áîëüøîãî ÷èñëà ôèëüòðîâ â äèàïàçîíå îò 1300
A äî 22µ ïîçâîëÿëî, â
òåîðèè, íàäåæíî îòäåëÿòü àêòèâíûå ÿäðà îò çâåçä âî âñåì íàáëþäàåìîì äèàïàçîíå z . Íà ïðàêòèêå æå ñòàëî âîçíèêàòü ìíîæåñòâî ïðîáëåì
èç-çà îøèáîê ôîòîìåòðèè, îñîáåííî ïðè ïåðåõîäå ê ïðåäåëüíûì çâåçä6
íûì âåëè÷èíàì: ñëàáûå îáúåêòû ìîãëè áûòü çàôèêñèðîâàíû ëèøü â
íåñêîëüêèõ ôèëüòðàõ, ïðè ýòîì äëÿ îñòàëüíûõ äëèí âîëí îïðåäåëÿëîñü ìàêñèìàëüíî âîçìîæíîå çíà÷åíèå èíòåíñèâíîñòè, ðàâíîå ïîðîãó
îáíàðóæåíèÿ.
• Ìóëüòèîáúåêòíàÿ ñïåêòðîñêîïèÿ
Ðàçâèòèå òåõíîëîãèè íàáëþäåíèé ïðèâåëî ê ïîÿâëåíèþ ìóëüòèîáúåêòíûõ ñïåêòðîãðàôîâ (Ellis & Parry, 1988). Äëÿ äîñòèæåíèÿ çàäàííîãî
îòíîøåíèÿ ñèãíàë/øóì ïðè ñðàâíèìîì ñïåêòðàëüíîì ðàçðåøåíèè äëÿ
ñëàáûõ îáúåêòîâ ìíîãîùåëåâàÿ ñïåêòðîñêîïèÿ áîëåå ýôôåêòèâíà, ÷åì
ìíîãîïîëîñíàÿ ôîòîìåòðèÿ, ïðè óñëîâèè ñîãëàñîâàíèÿ ðàçìåðà ùåëè
ñ ðàçìåðîì èçîáðàæåíèÿ, ôîðìèðóåìîãî àòìîñôåðîé. Îäíàêî, èçìåðåíèå êðàñíûõ ñìåùåíèé ñëàáûõ (ñëàáåå R = 22m ) âíåãàëàêòè÷åñêèõ
îáúåêòîâ ñ ïîìîùüþ ñïåêòðîñêîïèè íåëåãêàÿ çàäà÷à äàæå äëÿ ñîâðåìåííûõ êðóïíûõ (8 − 10 ì) òåëåñêîïîâ. Ìíîãî÷àñîâûå ýêñïîçèöèè
íåîáõîäèìû äëÿ äîñòèæåíèÿ îòíîøåíèÿ ñèãíàë/øóì, äîñòàòî÷íîãî äëÿ
ñïåêòðàëüíîé êëàññèôèêàöèè îáúåêòà è îïðåäåëåíèÿ åãî êðàñíîãî ñìåùåíèÿ. ×àñòî, ïðè õîðîøåì îòíîøåíèè ñèãíàë/øóì â ñïåêòðå îáúåêòà,
åãî êëàññèôèêàöèÿ è îïðåäåëåíèå êðàñíîãî ñìåùåíèÿ çàòðóäíåíû èç-çà
îòñóòñòâèÿ çíà÷èìûõ ñïåêòðàëüíûõ äåòàëåé â íàáëþäàåìîì ñïåêòðàëüíîì äèàïàçîíå.  ðåçóëüòàòå ïðîöåññ èäåíòèôèêàöèè ëèíèé â ñïåêòðå
îáúåêòà ñòàíîâèòñÿ ñóáúåêòèâíûì è îòÿãîùåí ðàçíîãî ðîäà îøèáêàìè. Ñåðüåçíûì îãðàíè÷åíèåì ìåòîäà ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî ìíîãîùåëåâûå
íàáëþäåíèÿ îáû÷íî îãðàíè÷åíû ÷èñëîì îäíîâðåìåííî íàáëþäàåìûõ
îáúåêòîâ è, ñëåäîâàòåëüíî, ïðåäïîëàãàþò ïðåäâàðèòåëüíóþ ñåëåêöèþ
îáúåêòîâ.
• Ñðåäíåïîëîñíàÿ ôîòîìåòðèÿ
Âïåðâûå èäåÿ óâåëè÷åíèÿ êîëè÷åñòâà ôèëüòðîâ è èñïîëüçîâàíèÿ ôî7
òîìåòðè÷åñêèõ äàííûõ äëÿ îïðåäåëåíèÿ êðàñíûõ ñìåùåíèé ãàëàêòèê
áûëà ïðåäëîæåíà è ðåàëèçîâàíà Áàóì [1]. Çíà÷èòåëüíî ïîçæå ýòà èäåÿ
áûëà âîçðîæäåíà Ëî è Ñïèëëàð [2], Êóó [3] è Êîííîëëè è äð. [4] è ïîñëå ðàáîò Lanzetta et al. (1996), Connoly et al. (1997), Fernandes-Soto
et al. (1999) ïîëó÷èëà âñåîáùåå ïðèçíàíèå êàê ìåòîä, ïîçâîëÿþùèé
èññëåäîâàòü âñå îáúåêòû, âèäèìûå â ïîëå çðåíèÿ òåëåñêîïà, è ñ ïðèåìëåìîé òî÷íîñòüþ îïðåäåëÿòü èõ òèï, ôîòîìåòðè÷åñêèå êðàñíûå ñìåùåíèÿ, äåëàòü îöåíêè èõ ôèçè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ. Òàêàÿ ìåòîäèêà íàáëþäåíèé ÿâëÿåòñÿ ïðîìåæóòî÷íîé ìåæäó øèðîêîïîëîñíîé ôîòîìåòðèåé è ìíîãîùåëåâûìè íàáëþäåíèÿìè. Îíà âêëþ÷àåò â ñåáÿ ïðÿìûå
ñíèìêè ÷åðåç îòíîñèòåëüíî áîëüøîå ÷èñëî ñðåäíåïîëîñíûõ ôèëüòðîâ
(F W HM = 200 − 300
A). Ôîòîìåòðèÿ êàæäîãî îòäåëüíîãî èçîáðàæåíèÿ â ôèëüòðå äà¼ò òî÷êó â ðàñïðåäåëåíèè ýíåðãèè êàæäîãî îáúåêòà,
ïîïàâøåãî â ïîëå çðåíèÿ òåëåñêîïà. Íà ýòîì ïóòè íèçêîäèñïåðñèîííàÿ
ñïåêòðîôîòîìåòðèÿ ìîæåò áûòü ïîëó÷åíà äëÿ áîëüøîãî ÷èñëà îáúåêòîâ. Ðàçíûå âàðèàíòû ýòîé ìåòîäèêè ïðèìåíÿëèñü â îáçîðàõ CADIS,
COMBO-17, MUSIC, ALHAMBRA.
Hickson et al. (1994) è Chen et al. (1994) áûëè ïåðâûìè, êòî èñïîëüçîâàë ñðåäíåïîëîñíûå ôèëüòðû, ðàâíîìåðíî ïîêðûâàþùèå áîëüøîé
ñïåêòðàëüíûé äèàïàçîí, è ïîëó÷åííûå ôîòîìåòðè÷åñêèå äàííûå ðàññìàòðèâàëè êàê íèçêîäèñïåðñèîííûé ñïåêòð êàæäîãî íàáëþäàåìîãî
îáúåêòà. Äëÿ ñëàáûõ îáúåêòîâ ìíîãîïîëîñíàÿ ôîòîìåòðèÿ ïðè ïðî÷èõ ðàâíûõ óñëîâèÿõ ñðàâíèìà ïî ýôôåêòèâíîñòè (ñ òî÷êè çðåíèÿ ÷èñëà îäíîâðåìåííî èññëåäóåìûõ îáúåêòîâ) ñ áåñùåëåâîé ñïåêòðîñêîïèåé
(Hickson, et al., 1994), îäíàêî ñîâðåìåííûå èíòåðôåðåíöèîííûå ôèëüòðû ìîãóò áûòü èçãîòîâëåíû ñ ïðîïóñêàíèåì 80 90 % â øèðîêîì
äèàïàçîíå äëèí âîëí, â òî âðåìÿ êàê îáúåêòèâíàÿ ïðèçìà, ãðèçìà èëè
ãðåíçà èìåþò âûñîêóþ ýôôåêòèâíîñòü òîëüêî â îáëàñòè óãëà áëåñêà.
8
Ìíîãîïîëîñíàÿ ôîòîìåòðèÿ îãðàíè÷åíà òîëüêî áëåíäèðîâàíèåì îáúåêòîâ è èñêàæåíèåì èõ öâåòîâûõ èçáûòêîâ âçàèìíûì âëèÿíèåì, è ìîæåò
äàâàòü èíôîðìàöèþ î ìíîãèõ òûñÿ÷àõ îáúåêòîâ (ïðàêòè÷åñêè î âñåõ
îáúåêòàõ â ïîëå çðåíèÿ òåëåñêîïà) îäíîâðåìåííî.
Ïðè ìíîãîïîëîñíîé ôîòîìåòðèè, äëÿ çàäàííîãî êîëè÷åñòâà íàáëþäàòåëüíîãî âðåìåíè, âðåìÿ èíòåãðèðîâàíèÿ â êàæäîì äèàïàçîíå îáðàòíî
ïðîïîðöèîíàëüíî ÷èñëó äèàïàçîíîâ è îòíîøåíèþ øèðèíû ñïåêòðàëüíîãî äèàïàçîíà, ïîêðûâàåìîãî îäíèì ôèëüòðîì, êî âñåìó ñïåêòðàëüíîó äèàïàçîíó, çàïëàíèðîâàííîìó äëÿ íàáëþäåíèé. Ïðè îïòèìàëüíîì
ñîîòíîøåíèè ÷èñëà ôèëüòðîâ, èõ øèðèí è íàáëþäàåìîãî ñïåêòðàëüíîãî äèàïàçîíà ìíîãîïîëîñíàÿ ôîòîìåòðèÿ çíà÷èòåëüíî ïðåâîñõîäèò
áåñùåëåâóþ ñïåêòðîñêîïèþ è ñðàâíèìà ïî îòíîøåíèþ ñèãíàë/øóì ñ
ìíîãîùåëåâîé ñïåêòðîñêîïèåé, ïðîèãðûâàÿ ïî íàáëþäàòåëüíîìó âðåìåíè ïåðâîé è âûèãðûâàÿ ïî ÷èñëó îáúåêòîâ è ïðîñòîòå íàáëþäåíèé ó
âòîðîé. Ïðèìåíåíèå ìíîãîïîëîñíîé ôîòîìåòðèè íà òåëåñêîïàõ ñ áîëüøèì ïîëåì çðåíèÿ òîëüêî óâåëè÷èâàåò å¼ ýôôåêòèâíîñòü.
• Ðàäèîîáçîðû
ßâëÿëèñü èñòîðè÷åñêè ïåðâûì ìåòîäîì ïîèñêà àêòèâíûõ ÿäåð èç-çà
èõ îòíîñèòåëüíî áîëüøîé ÿðêîñòè â ðàäèîäèàïàçîíå: ïðàêòè÷åñêè âñå
ñèëüíûå ðàäèîèñòî÷íèêè íà íî÷íîì íåáå ÿâëÿþòñÿ êâàçàðàìè ëèáî ðàäèîãàëàêòèêàìè, ëèøü íà ìàëûõ ÿðêîñòÿõ âîçìîæíà ïóòàíèöà ñ ðàäèîèçëó÷åíèåì îáëàñòåé çâåçäîîáðàçîâàíèÿ (Mushotzky 2004). Êðîìå
òîãî, ðàäèîàïïàðàòóðà î÷åíü ÷óâñòâèòåëüíà, à áëàãîäàðÿ ïðèìåíåíèþ
ðàäèîèíòåðôåðîìåòðîâ åñòü âîçìîæíîñòü îïðåäåëèòü êîîðäèíàòû èñòî÷íèêà ñ î÷åíü âûñîêîé òî÷íîñòüþ. Òàêæå âàæíî è òî, ÷òî âûñîêàÿ
ðàçðåøàþùàÿ ñïîñîáíîñòü ïîçâîëÿåò ðàçãëÿäåòü â ïîäðîáíîñòÿõ ñòðóêòóðó èçëó÷àþùèõ îáëàñòåé. Îäíàêî, îïðåäåëåíèå êðàñíîãî ñìåùåíèÿ
ïî äàííûì ðàäèîîáçîðîâ ïðàêòè÷åñêè íåâîçìîæíî, è ñ ýòîé öåëüþ ïðè9
õîäèòñÿ îáðàùàòüñÿ ê îïòè÷åñêîé ñïåêòðîñêîïèè.
 1959 ãîäó áûë îïóáëèêîâàí Òðåòèé Êåìáðèäæñêèé êàòàëîã ðàäèîîáúåêòîâ (3Ñ), ïî äàííûì êîòîðîãî ïðîâîäèëèñü ïåðâûå îòîæäåñòâëåíèÿ ðàäèîèñòî÷íèêîâ ñ îáúåêòàìè â îïòèêå (3C 48, 3C 273).  ñåðåäèíå 1960 ãîäîâ áûëî çàìå÷åíî, ÷òî ñóùåñòâåííàÿ ÷àñòü èç íèõ íå
ïðîÿâëÿåò êàêèõ-ëèáî ïðèçíàêîâ íåçâåçäíîé àêòèâíîñòè â îïòè÷åñêîì
äèàïàçîíå (Kristian, Sandage & Katem 1974), íè÷åì íå îòëè÷àÿñü îò
îáû÷íûõ ãàëàêòèê.  òî æå âðåìÿ, ïîäàâëÿþùåå áîëüøèíñòâî îïòè÷åñêè îòîáðàííûõ àêòèâíûõ ÿäåð íå ÿâëÿþòñÿ ñèëüíûìè èñòî÷íèêàìè
ðàäèîèçëó÷åíèÿ (White et al. 2000).
Ïðè ïåðåõîäå ê îáúåêòàì ìàëîé ðàäèîÿðêîñòè, äàáû èçáåæàòü ïóòàíèöû ñ äðóãèìè èñòî÷íèêàìè, äëÿ ïîèñêà àêòèâíûõ ÿäåð ïîëüçóþòñÿ äîïîëíèòåëüíûìè êðèòåðèÿìè. Âî-ïåðâûõ, ïðàêòè÷åñêè âñå èç íèõ
èìåþò ïëîñêèé ðàäèîñïåêòð, ÷òî õîðîøî îïðåäåëÿåòñÿ ïðè íàáëþäåíèÿõ íà íåñêîëüêèõ äëèíàõ âîëí. Êðîìå òîãî, ïðîñëåæèâàåòñÿ æåñòêàÿ
êîððåëÿöèÿ ìåæäó èíòåíñèâíîñòüþ â èíôðàêðàñíîì è â ðàäèîäèàïàçîíå (Condon, Anderson, & Broderick 1995).
• Ðåíòãåíîâñêèå è ãàììà-îáçîðû
Òàê æå, êàê è â ðàäèîäèàïàçîíå, íàëè÷èå ÿðêîãî êîìïàêòíîãî ðåíòãåíîâñêîãî èëè ãàììà-èñòî÷íèêà íàäåæíûé èíäèêàòîð àêòèâíîãî ÿäðà
ãàëàêòèêè (AGN). Êðîìå òîãî, ìíîãèå ãàëàêòèêè, ïðîÿâëÿþùèå â îïòèêå êðàéíå ñëàáûå ïðèçíàêè íåòåïëîâîãî èçëó÷åíèÿ, àêòèâíî èçëó÷àþò
â ðåíòãåíîâñêîì äèàïàçîíå, ïîçâîëÿÿ ñóäèòü î íàëè÷èè â íèõ àêòèâíîãî ÿäðà (Gri ths et al. 1979). Áîëüøîå ïðåèìóùåñòâî ýòîãî ìåòîäà çàêëþ÷àåòñÿ òàêæå â òîì, ÷òî, çà ðåäêèì èñêëþ÷åíèåì, ïðàêòè÷åñêè âñå
àêòèâíûå ÿäðà ÿâëÿþòñÿ ðåíòãåíîâñêèìè èñòî÷íèêàìè. Çà ñ÷åò ýòîãî
ðåãèñòðèðóåòñÿ â íåñêîëüêî ðàç áîëüøå àêòèâíûõ ÿäåð, ÷åì ïðè îïòè÷åñêèõ íàáëþäåíèÿõ, äî îäíîé è òîé æå ïðåäåëüíîé çâåçäíîé âåëè÷èíû
10
(Grazian et al. 2000; Palunas et al. 2000). Òåì íå ìåíåå, îòíîøåíèå èíòåíñèâíîñòè ðåíòãåí/îïòèêà íå âñåãäà âåëèêî, è âûäåëåí öåëûé ïîäêëàññ
îáúåêòîâ ñ øèðîêèìè ýìèññèîííûìè ëèíèÿìè â îïòèêå, íî ñëàáûì ëèáî
âîîáùå íåçàðåãèñòðèðîâàííûì ðåòíãåíîâñêèì èçëó÷åíèåì. Êðîìå òîãî, ïðè ñâåòèìîñòè íèæå 10−42 ýðã/ñ âåëèêà âåðîÿòíîñòü, ÷òî ìû èìååì
äåëî ñ óëüòðàÿðêèì ðåíòãåíîâñêèì èñòî÷íèêîì (ULX), à íå ñ àêòèâíûì
ÿäðîì ãàëàêòèêè (Colbert & Ptak 2002).
Ïîñêîëüêó ðåíòãåíîâñêèé äèàïàçîí âêëþ÷àåò â ñåáÿ ýíåðãèè îò 0.2 äî
10 keV, ñóùåñòâóåò áîëüøàÿ ðàçíèöà â èçëó÷åíèè êâàçàðîâ â ìÿãêîì è
æåñòêîì ðåíòãåíå.  ïåðâîì ñëó÷àå ïîãëîùåíèå ìîæåò èãðàòü òàêóþ
æå çíà÷èìóþ ðîëü, êàê â îïòèêå è óëüòðàôèîëåòå, â òî âðåìÿ êàê äëÿ
âûñîêèõ ýíåðãèé äàííûé ýôôåêò ñòàíîâèòñÿ ãîðàçíî ìåíåå ñóùåñòâåííûì. Ïî ýòîé ïðè÷èíå íàáëþäåíèÿ íà ðàçíûõ ýíåðãèÿõ îáíàðóæèâàþò
îáúåêòû ðàçíûõ òèïîâ. Â äèàïàçîíå íèçêèõ ýíåðãèé (0.2 2 êýÂ) ïðåæäå âñåãî îïðåäåëÿþòñÿ êâàçàðû ñ øèðîêèìè ýìèññèîííûìè ëèíèÿìè è
Ñåéôåðòîâñêèå ãàëàêòèêè ñ óçêèìè ëèíèÿìè. Íàáëþäåíèÿ æå â äèàïàçîíå 2 10 êýÂ áîëåå ýôôåêòèâíû äëÿ îáíàðóæåíèÿ Ñåéôåðòîâñêèõ
ãàëàêòèê ïåðâîãî òèïà, êâàçàðîâ, à òàêæå îáúåêòîâ, ó êîòîðûõ ýìèññèîííûå ëèíèè è íåòåïëîâîé êîíòèíóóì îáíàðóæèâàþòñÿ ñëàáî.
Ê ñîæàëåíèþ, îïðåäåëåíèå êðàñíîãî ñìåùåíèÿ ïðè ïîìîùè ðåíòãåíîâñêîé ñïåêòðîñêîïèè ðåäêî ïðåäñòàâëÿåòñÿ âîçìîæíûì, è, êàê è â ñëó÷àå ñ ðàäèîîáçîðàìè, ïðèõîäèòñÿ ïîëüçîâàòüÿ îïòè÷åñêèìè äàííûìè.
Òàêæå èç íåäîñòàòêîâ ìîæíî îòìåòèòü ñëîæíîñòü â ðåàëèçàöèè ìåòîäà, òàê êàê òðåáóþòñÿ âíåàòìîñôåðíûå íàáëþäåíèÿ ñ âûñîêèì óãëîâûì
ðàçðåøåíèåì äëÿ âîçìîæíîñòè îòîæäåñòâëåíèÿ ñ îïòè÷åñêèìè èñòî÷íèêàìè.
• Óëüòðàôèîëåòîâûå îáçîðû
Íå ïðåìåíÿëèñü äëÿ ïîèñêà àêòèâíûõ ÿäåð äî íåäàâíåãî âðåìåíè, òàê
11
êàê îòñóòñòâîâàëè êðóïíîìàñøòàáíûå óëüòðàôèîëåòîâûå îáçîðû äîñòàòî÷íîãî ðàçðåøåíèÿ. Ïîñëå ââåäåíèÿ â ñòðîé â 2003 ãîäó GALEX
ïîëó÷åííûå äàííûå íàøëè ïðèìåíåíèå äëÿ ïîèñêà êâàçàðîâ â ñî÷åòàíèè ñ îïòè÷åñêèìè è èíôðàêðàñíûìè íàáëþäåíèÿìè (Bovy et al. 2015).
• Èíôðàêðàñíûå îáçîðû
Øèðîêîïîëîñíûå èíôðàêðàñíûå îáçîðû ïðåäîñòàâëÿþò èíòåðåñíûå
âîçìîæíîñòè äëÿ ïîèñêà êâàçàðîâ. Íàïðèìåð, â 2MASS (Cutri et al.
2002) 60% îáúåêòîâ ñ öâåòîâîé ðàçíèöåé J − K > 2 èìåþò îïòè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè êâàçàðîâ. Êðîìå òîãî, Andreani et al. (2003) îáíàðóæèë, ÷òî äëÿ áîëüøèíñòâà êâàçàðîâ îòíîøåíèå áîëîìåòðè÷åñêîé
è èíôðàêðàñíîé ñâåòèìîñòè îñòàåòñÿ ïîñòîÿííûì, íåñìîòðÿ íà îãðîìíûé ðàçáðîñ çíà÷åíèé â îïòèêå, ðåíòãåíå, è ðàäèîäèàïàçîíå. Îáñåðâàòîðèÿ WISE, çàïóùåííàÿ â 2009 ãîäó, çàâåðøèëà ïåðâûé îáçîð âñåãî
íåáà â 2010 ãîäó â ÷åòûðåõ ïîëîñàõ ÈÊ-äèàïàçîíà : 3.4, 4.6, 12, è 22
ìêì. Ïîäîáíî ìåòîäó ïîèñêà êâàçàðîâ ïî UV-èçáûòêó, îòáîð êâàçàðîâ
â ÈÊ-äèàïàçîíå îñíîâàí íà îòëè÷èè ñòåïåííîãî ðàñïðåäåëåíèÿ ýíåðãèè â ñïåêòðå êâàçàðà îò ÷åðíîòåëüíîãî ðàñïðåäåëåíèÿ ýíåðãèè çâåçä
â ñïåêòðàõ ãàëàêòèê (Stern et all., 2012; Asef et all., 2013). Î÷åíü ýôôåêòèâíûì îêàçàëîñü ïðèìåíåíèå èíôðàêðàñíûõ äàííûõ â ñî÷åòàíèè
ñ îïòè÷åñêîé øèðîêîïîëîñíîé ôîòîìåòðèåé (Richards et al. 2015; Bovy
et al. 2015).
Öåëüþ äàííîé ðàáîòû ÿâëÿåòñÿ ñðàâíåíèå ìåòîäèê íàáëþäåíèÿ è îòáîðà êàíäèäàòîâ â êâàçàðû ïðè øèðîêîïîëîñíîé ôîòîìåòðèè (SDSS) è ñðåäíåïîëîñíîé ôîòîìåòðèè íà ïðèìåðå ïîëÿ 09h 40m + 50◦ ðàçìåðîì 0.8 êâ.
ãðàäóñà. Äëÿ ñðàâíåíèÿ ìû èñïîëüçóåì âûáîðêè îáúåêòîâ ýòîãî ïîëÿ îäèíàêîâîé ãëóáèíû (i = 21.5m ) èç äàííûõ SDSS è äàííûõ êàòàëîãà îáúåêòîâ
ýòîãî ïîëÿ, èññëåäîâàííîãî ôîòîìåòðè÷åñêè â 16 ñðåäíåïîëîñíûõ ôèëüòðàõ (FWHM 200-300
A) íà 0.6-ì òåëåñêîïå Øìèäòà îáñåðâàòîðèè Xilong
12
Station (China), è ñïåêòðàëüíî íà 6-ì òåëåñêîïå ÑÀÎ ÐÀÍ (Äîäîíîâ, 2012).
Îöåíêà ñåëåêöèîííûõ ýôôåêòîâ ïðè îòáîðå êàíäèäàòîâ â êâàçàðû â îïòè÷åñêîì äèàïàçîíå ïîçâîëèò ïðèáëèçèòüñÿ ê ïîíèìàíèþ ðàçëè÷èé, îáíàðóæåííûõ â ýâîëþöèè ïðîñòðàíñòâåííîé ïëîòíîñòè êâàçàðîâ ïî íàáëþäåíèÿì
â îïòè÷åñêîì è ðåíòãåíîâñêîì äèàïàçîíàõ äëèí âîëí (Mijaji et al., 1998),
ñì. ðèñ. 2.
Ðèñ. 2: Ïîäñ÷åòû AGN â ðåíòãåíîâñêîì, ðàäèî è îïòè÷åñêîì äèàïàçîíàõ,
Mijaji et al., 1998
13
2
Îòáîð
êàíäèäàòîâ
â
êâàçàðû
â
Ñëîàíîâ-
ñêîì îáçîðå.
Ñëîàíîâñêèé îáçîð ïîêðûâàåò ñóììàðíî áîëåå 10 000 êâàäðàòíûõ ãðàäóñîâ â ïÿòè øèðîêîïîëîñíûõ ôèëüòðàõ.  ïðîöåññå ïîäãîòîâêè îáçîðà áûëè îïðåäåëåíû ïåðâè÷íûå öâåòîâûå êðèòåðèè îòáîðà êàíäèäàòîâ â êâàçàðû
(Fan, 1999), ñì. ðèñ. 3. Â 2002 ãîäó âûøëà ðàáîòà, îïèñûâàþùàÿ àëãîðèòì
è êðèòåðèè îòáîðà êàíäèäàòîâ â êâàçàðû, ïðèìåíÿâøèåñÿ âïîñëåäñòâèè â
îáçîðå äî 2007 ãîäà (Richards et al. 2002). Ñòàâèëàñü öåëü äîñòèãíóòü õîðîøåé ïîëíîòû âûáîðêè äëÿ âñåõ z ≤ 5.8. Ôèëüòðû ïðîåêòèðîâàëèñü òàêèì
îáðàçîì, ÷òîáû áûëî âîçìîæíî îòäåëèòü êâàçàðû íà ìàëûõ z îò çâåçä êëàññà A, à íà áîëüøèõ z ôèêñèðîâàòü ëàéìàíîâñêèé ñêà÷îê ïðè åãî ñìåùåíèè
â êðàñíóþ îáëàñòü.
Äëÿ àíàëèçà ðàáîòû àëãîðèòìîâ âûäåëåíèÿ êàíäèäàòîâ â êâàçàðû â
SDSS ìû âîçüìåì âûáîðêó îáúåêòîâ ïîëÿ ñ êîîðäèíàòàìè öåíòðà 09h 40m +
50◦ , ðàçìåð ïîëÿ 0.8 êâ. ãðàäóñà, îãðàíè÷èì âûáîðêó ïðåäåëüíîé çâåçäíîé
âåëè÷èíîé i = 21.5m . Âûáîð ãëóáèíû âûáîðêè îïðåäåëÿåòñÿ ãëóáèíîé âûáîðîê Richards, 2015 è Bovy, 2015 ñ êîòîðûìè ìû áóäåì ïðîâîäèòü ñðàâíåíèå. Âñåãî â ïîëå 12590 îáúåêòîâ (i = 22.5m ), â âûáîðêó âîøëî 5333 îáúåêòà
(i = 21.5m ). Ðàññìîòðèì ðàáîòó àëãîðèòìîâ âûäåëåíèÿ îáúåêòîâ êàíäèäàòîâ â êâàçàðû íà ïðèìåðå ðàáîòû öâåòîâûõ êðèòåðèåâ îòáîðà Richards,
2002, âûáîðêè êàíäèäàòîâ â êâàçàðû èç ðàáîòû Richards, 2015 è âûáîðêè
êàíäèäàòîâ â êâàçàðû èç ðàáîòû DiPompeo, 2015 (äàëåå ìû áóäåì íàçûâàòü âûáîðêó îáúåêòîâ êàíäèäàòîâ â êâàçàðû èç ýòîé ðàáîòû Bovy, 2015,
ïîñêîëüêó ýòî âûáîðêà èç êàòàëîãà îáúåêòîâ, âïåðâûå îïóáëèêîâàííîãî
Bovy â 2011 ãîäó, è ìîäèôèöèðîâàííîãî â 2015 ã.)
14
Ðèñ. 3: Èçìåíåíèå öâåòîâûõ èçáûòêîâ êâàçàðîâ ñ êðàñíûì ñìåùåíèåì (Fan,
1999)
2.1
Öâåòîâûå êðèòåðèè îòáîðà êàíäèäàòîâ â êâàçàðû
Richards, 2002.
Àëãîðèòì îòáîðà ñîñòîèò â ñëåäóþùåì: â ÷åòûðåõìåðíîì öâåòîâîì ïðîñòðàíñòâå îïðåäåëÿþòñÿ îáëàñòè, ñîîòâåòñòâóþùèå öâåòîâûì õàðàêòåðèñòèêàì êâàçàðîâ ñ èçìåíåíèåì êðàñíîãî ñìåùåíèÿ. Çàòåì èñêëþ÷àþòñÿ
îáëàñòè, çàíèìàåìûå çâåçäàìè ãëàâíîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè, M-çâåçäàìè,
A-çâåçäàìè è áåëûìè êàðëèêàìè. Äëÿ îïðåäåëåíèÿ ãðàíèö îáëàñòåé çâåçäíîãî íàñåëåíèÿ íàõîäèòñÿ ðàñïðåäåëåíèå çâåçä â ñå÷åíèè çâåçäíîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè íà äèàãðàììå, è îïðåäåëÿåòñÿ êðèòåðèé 4σ è 2σ äëÿ ýòîãî
15
ðàñïðåäåëåíèÿ. Ïî ïåðâîìó êðèòåðèþ îïðåäåëÿëèñü îáëàñòè èñêëþ÷åíèÿ
äëÿ êâàçàðîâ íà ìàëûõ è áîëüøèõ z. Âòîðîé æå êðèòåðèé îïðåäåëÿëñÿ äëÿ
íàõîæäåíèÿ ãðàíèö îáëàñòè âêëþ÷åíèÿ, ïîçâîëÿþùåé âíîñèòü â âûáîðêó
êâàçàðû íà ñðåäíèõ êðàñíûõ ñìåùåíèÿõ (z ∼ 2.7), íî ïåðåñåêàþùåéñÿ ïðè
ýòîì ñ îáëàñòüþ çâåçä ãëàâíîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè. Ñàìî ñîáîé, ïðîöåíò
ïîïàäàíèÿ çâåçä â âûáîðêó ïðè ýòîì ñóùåñòâåííî âîçðàñòàåò.
Äëÿ ñîçäàíèÿ âûáîðêè êàíäèäàòîâ â êâàçàðû, ñîîòâåòñòâóþùåé àëãîðèòìó îòáîðà, áûë íàïèñàí ïàêåò ïðîãðàìì íà ÿçûêå IDL, èñïîëüçóþùèé
òå æå öâåòîâûå êðèòåðèè. Ïðåæäå âñåãî, áðàëèñü äàííûå ïî âñåì îáúåêòàì
èññëåäóåìîãî ïîëÿ, äëÿ êîòîðûõ îøèáêè ôîòîìåòðèè íå ïðåâûøàëè çàäàííûå ìåòîäèêîé çíà÷åíèÿ (Richards et al. 2002). Çàòåì ïðîâîäèëñÿ îòáîð
êâàçàðîâ ïî öâåòîâûì êðèòåðèÿì, îïèñàííûì íèæå, è äàííûå ïî îòîáðàííûì îáúåêòàì çàíîñèëèñü â èòîãîâóþ òàáëèöó.
2.2
Îáëàñòè âêëþ÷åíèÿ
Êâàçàðû íà z < 2.2
u − g < 0.6
Òàêèì îáðàçîì îïðåäåëÿåòñÿ êðèòåðèé óëüòðàôèîëåòîâîãî èçáûòêà
(UVX-êðèòåðèé), óñïåøíî ïðèìåíÿåìûé äëÿ ïîèñêà êâàçàðîâ ñ ñåðåäèíû
60-õ ãîäîâ ïðîøëîãî âåêà. Äëÿ èññëåäóåìîãî ïîëÿ îòîáðàíî 103 îáúåêòà
(Ðèñ. 4).
Êâàçàðû íà z ∼ 2.7
0.6 < u − g < 1.5
0.0 < g − r < 0.2
−0.1 < r − i < 0.4
−0.1 < i − z < 0.4
Îäèí èç ñàìûõ ñëîæíûõ êðèòåðèåâ àëãîðèòìà, ïîñêîëüêó äàííûé ðåãèîí ïåðåñåêàåòñÿ ñ îáëàñòüþ, íàñåëåííîé çâåçäàìè.
16
Êâàçàðû íà z > 3.0
u > 20.6
u − g > 1.5
g − r < 1.2
r − i < 0.3
i − z > −1.0
g − r < 0.44 ∗ (u − g) − 0.56
UGR-êðèòåðèé. Îòîáðàíî 14 îáúåêòîâ.
Çäåñü, êàê è â ïîñëåäóþùèõ îáëàñòÿõ âêëþ÷åíèÿ, âûäåëÿþòñÿ êàíäèäàòû â êâàçàðû ñ áîëüøèìè êðàñíûìè ñìåùåíèÿìè (Ðèñ. 5). Ïðè ýòîì,
õîòü êðèòåðèè è èñêëþ÷àþò ïåðåñå÷åíèÿ ñ îñíîâíîé çâåçäíîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòüþ, ïðîèñõîäèò âêëþ÷åíèå â âûáîðêó ñëàáûõ êðàñíûõ çâåçä, öâåòà êîòîðûõ â øèðîêîïîëîñíûõ ôèëüòðàõ ñîâïàäàþò ñ öâåòàìè êâàçàðîâ íà
áîëüøèõ z.
Êâàçàðû íà z > 3.6
σi < 0.2
u − g > 1.5 OR u > 20.6
g − r > 0.7
g − r > 2.1 OR r − i < 0.44(g − r) − 0.358
i − z < 0.25
i − z > −1.0
GRI-êðèòåðèé. Îòîáðàí 9 îáúåêòîâ (Ðèñ. 6).
Êâàçàðû íà z > 4.5
σi < 0.2
u > 21.5
g > 21.0
r − i > 0.6
i − z > −1.0
i − z < 0.52 ∗ (r − i) − 0.412
17
RIZ-êðèòåðèé. Îòîáðàíî 17 îáúåêòîâ (Ðèñ. 7).
2.3
Îáëàñòè èñêëþ÷åíèÿ
Áåëûå êàðëèêè
−0.8 < u − g < 0.7
−0.8 < g − r < −0.1
−0.6 < r − i < −0.1
−1.0 < i − z < −0.1
Çâåçäû À-êëàññà
0.7 < u − g < 1.4
−0.5 < g − r < 0.0
−0.5 < r − i < 0.2
−0.4 < i − z < 0.2
Äâîéíûå ñèñòåìû Ì-çâåçäû + áåëûå êàðëèêè
−0.3 < g − r < 1.25
0.6 < r − i < 2.0
0.4 < i − z < 1.2
σg < 0.2
18
Ðèñ. 4: Ðàñïðåäåëåíèÿ ýíåðãèè îáúåêòîâ, îòîáðàííûõ â ñîîòâåòñòâèè ñ
UVX-êðèòåðèåì. Ñïëîøíàÿ ëèíèÿ SED ïî äàííûì ñðåäíåïîëîñíîé ôîòîìåòðèè, øòðèõîâàÿ ïî äàííûì SDSS.
19
Ðèñ. 5: Ðàñïðåäåëåíèÿ ýíåðãèè îáúåêòîâ, îòîáðàííûõ â ñîîòâåòñòâèè ñ
UGR-êðèòåðèåì. Ñïëîøíàÿ ëèíèÿ SED ïî äàííûì ñðåäíåïîëîñíîé ôîòîìåòðèè, øòðèõîâàÿ ïî äàííûì SDSS.
20
Ðèñ. 6: Ðàñïðåäåëåíèÿ ýíåðãèè îáúåêòîâ îòîáðàííûõ â ñîîòâåòñòâèè ñ GRIêðèòåðèåì. Ñïëîøíàÿ ëèíèÿ SED ïîäàííûì ñðåäíåïîëîñíîé ôîòîìåòðèè,
øòðèõîâàÿ ïî äàííûì SDSS.
21
Ðèñ. 7: Ðàñïðåäåëåíèå ýíåðãèè îáúåêòîâ, îòîáðàííûõ â ñîîòâåòñòâèè ñ RIZêðèòåðèåì. Ñïëîøíàÿ ëèíèÿ SED ïî äàííûì ñðåäíåïîëîñíîé ôîòîìåòðèè,
øòðèõîâàÿ ïî äàííûì SDSS.
22
Ðèñ. 8: Öâåòîâûå äèàãðàììû (u-g g-r), (g-r r-i), (r-i i-z) äëÿ Richards
2002. Çåëåíûì öâåòîì óêàçàíû îáëàñòè âêëþ÷åíèÿ, ñèíèì îáëàñòè èñêëþ÷åíèÿ. Êðàñíûìè òî÷êàìè îáîçíà÷åíû îòîáðàííûå êàíäèäàòû â êâàçàðû, ÷åðíûìè òî÷êàìè ìíîæåñòâî âñåõ îñòàëüíûõ çâåçäîîáðàçíûõ îáúåêòîâ.
23
3
Âûáîðêà êàíäèäàòîâ â êâàçàðû èç êàòàëîãà
Richards, 2015
Àâòîðû êàòàëîãà íà îñíîâå òåñòîâîé âûáîðêè êâàçàðîâ ñëîàíîâñêîãî
îáçîðà, ïîäòâåðæäåííûõ ñïåêòðàëüíî, îïðåäåëèëè èçìåíåíèÿ ñðåäíèõ çíà÷åíèé öâåòîâûõ èíäåêñîâ, äîáàâèâ ê àíàëèçó ðàñïðåäåëåíèé ýíåðãèè îáúåêòîâ èíôðàêðàñíûå äàííûå WISE (Ðèñ. 9). Îöåíêà âåðîÿòíîñòè òîãî, ÷òî
îáúåêò ÿâëÿåòñÿ êâàçàðîì, ïðîèçâîäèòñÿ íà îñíîâå ðàñ÷åòà óêëîíåíèÿ öâåòîâûõ èíäåêñîâ èññëåäóåìîãî îáúåêòà îò ñðåäíåãî çíà÷åíèÿ öâåòîâûõ èíäåêñîâ, ðàññ÷èòàííûõ ïî òåñòîâîé âûáîðêå êâàçàðîâ.
Ðèñ. 9: Èçìåíåíèå öâåòîâûõ èíäåêñîâ êâàçàðîâ ñ êðàñíûì ñìåùåíèåì äëÿ
òåñòîâîé âûáîðêè Richards, 2015 è ñðåäíèå ïîêàçàòåëè öâåòà.
Âûáîðêà îáúåêòîâ êàíäèäàòîâ â êâàçàðû â ïîëå 09h 40m +50◦ ñîñòîèò èç
50 îáúåêòîâ. Èç íèõ 40 îáúåêòîâ ñîîòâåòñòâóþò UVX-êðèòåðèþ, 2 îáúåêòà
UGR-êðèòåðèþ.
24
Ðèñ. 10: Öâåòîâûå äèàãðàììû (u-g g-r), (g-r r-i), (r-i i-z) äëÿ Richards
2015. Êðàñíûìè òî÷êàìè îáîçíà÷åíû îòîáðàííûå êàíäèäàòû â êâàçàðû,
÷åðíûìè òî÷êàìè ìíîæåñòâî âñåõ îñòàëüíûõ çâåçäîîáðàçíûõ îáúåêòîâ.
25
3.1
Âûáîðêà êàíäèäàòîâ â êâàçàðû èç êàòàëîãà Bovy,
2015
Àâòîðû êàòîëîãà èñïîëüçóþò òåñòîâóþ âûáîðêó êâàçàðîâ è çâåçä è ìîäåëüíóþ ôóíêöèþ ñâåòèìîñòè êâàçàðîâ äëÿ îïðåäåëåíèå îáëàñòåé ñâÿçíîñòè â ìíîãîïàðàìåòðè÷åñêîì ïðîñòðàíñòâå. Îöåíêà âåðîÿòíîñòè òîãî, ÷òî
îáúåêò ÿâëÿåòñÿ êâàçàðîì â äàííîì äèàïàçîíå êðàñíûõ ñìåùåíèé, äåëàåòñÿ íà îñíîâå ñîîòâåòñòâèÿ ïîòîêîâ îáúåêòîâ îáëàñòÿì ñâÿçíîñòè â öâåòîâîì ìíîãîïàðàìåòðè÷åñêîì ïðîñòðàíñòâå.  àíàëèç äàííûõ äîáàâëåíû
äàííûå UV-ñïóòíèêà GALEX, IR-ñïóòíèêà WISE è îáçîðà UKIDSS. Âûáîðêà îáúåêòîâ êàíäèäàòîâ â êâàçàðû â ïîëå 09h 40m + 50◦ îãðàíè÷åíà ïî
çâåçäíîé âåëè÷èíå i = 21.5m è ñîñòîèò èç 88 îáúåêòîâ. Èç íèõ 68 îáúåêòà ñîîòâåòñòâóþò UVX-êðèòåðèþ, 2 îáúåêòà UGR-êðèòåðèþ, 2 îáúåêòà
GRI-êðèòåðèþ è 1 îáúåêò RIZ-êðèòåðèþ.
26
Ðèñ. 11: Öâåòîâûå äèàãðàììû (u-g g-r), (g-r r-i), (r-i i-z) äëÿ Bovy
2015. Êðàñíûìè òî÷êàìè îáîçíà÷åíû îòîáðàííûå êàíäèäàòû â êâàçàðû,
÷åðíûìè òî÷êàìè ìíîæåñòâî âñåõ îñòàëüíûõ çâåçäîîáðàçíûõ îáúåêòîâ.
27
4
Îòáîð êàíäèäàòîâ â êâàçàðû ïî íàáëþäåíèÿì â ñðåäíåïîëîñíûõ ôèëüòðàõ.
4.1
Îïèñàíèå àëãîðèòìà
Ñðàâíåíèå ìåòîäèê íàáëþäåíèé è îòáîðà êàíäèäàòîâ â êâàçàðû ïðè
øèðîêîïîëîñíîé ôîòîìåòðèè (SDSS) è ñðåäíåïîëîñíîé ôîòîìåòðèè ìû
ïðîâåäåì íà ïðèìåðå ïîëÿ 09h 40m + 50◦ ðàçìåðîì 0.8 êâ. ãðàäóñà. Äëÿ
ñðàâíåíèÿ ìû èñïîëüçóåì âûáîðêè îáúåêòîâ ýòîãî ïîëÿ îäèíàêîâîé ãëóáèíû (i = 21.5m ) èç äàííûõ SDSS è äàííûõ êàòàëîãà îáúåêòîâ ýòîãî ïîëÿ, èññëåäîâàííîãî ôîòîìåòðè÷åñêè â 16 ñðåäíåïîëîñíûõ ôèëüòðàõ
(F W HM = 200 − 300
A, Ðèñ. 12) íà 0.6-ì òåëåñêîïå Øìèäòà îáñåðâàòîðèè
Xilong Station (China), è ñïåêòðàëüíî íà 6-ì òåëåñêîïå ÑÀÎ ÐÀÍ (Äîäîíîâ,
2012). Âñåãî â êàòàëîã ôîòîìåòðè÷åñêèõ äàííûõ âîøëî 12590 îáúåêòîâ.
Âûáîðêà, îãðàíè÷åííàÿ i = 21.5m , ñîñòîèò èç 5333 îáúåêòîâ. Äëÿ çâåçäîîáðàçíûõ îáúåêòîâ ïîëíîòà âûáîðêè â 50% äîñòèãàåòñÿ íà r = 22m . Äëÿ
êëàññèôèêàöèè îáúåêòîâ è îïðåäåëåíèÿ ôîòîìåòðè÷åñêèõ êðàñíûõ ñìåùåíèé èñïîëüçîâàíà ìåòîäèêà, ðàçðàáîòàííàÿ â ÑÀÎ ÐÀÍ (Äîäîíîâ, 2016).
Ìåòîäèêà êëàññèôèêàöèè îáúåêòîâ è îïðåäåëåíèÿ ôîòîìåòðè÷åñêèõ
êðàñíûõ ñìåùåíèé ñ ïðèìåíåíèåì øàáëîííûõ ðàñïðåäåëåíèé ýíåðãèè äîñòàòî÷íî ïðîñòà è ïîíÿòíà: ôîòîìåòðè÷åñêèå äàííûå ñðàâíèâàþòñÿ ñ ñèíòåòè÷åñêîé ôîòîìåòðèåé, ïîëó÷åííîé èç øàáëîííûõ ðàñïðåäåëåíèé ýíåðãèè â øèðîêîì äèàïàçîíå êðàñíûõ ñìåùåíèé, è íàèáîëåå âåðîÿòíîå çíà÷åíèå êðàñíîãî ñìåùåíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ èç ñòàòèñòè÷åñêîãî àíàëèçà ðàçíèöû ìåæäó íàáëþäàåìûìè è ìîäåëüíûìè äàííûìè îïîðíûõ ðàñïðåäåëåíèé
ýíåðãèè çâåçä, ãàëàêòèê è êâàçàðîâ, ÷òî äàåò âîçìîæíîñòü îïðåäåëèòü òèï
îáúåêòà è åãî êðàñíîå ñìåùåíèå.
28
Ðèñ. 12: Íàáîð ñðåäíåïîëîñíûõ ôèëüòðîâ, â êîòîðûõ èññëåäîâàëîñü ïîëå
09h 40m + 50◦ (Äîäîíîâ, 2012). Ñïåêòðàëüíàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü äåòåêòîðà
è ïðîïóñêàíèå îïòèêè ó÷òåíî.
29
Äëÿ àíàëèçà SEDs èñïîëüçóþòñÿ:
• Áèáëèîòåêà ñïåêòðîâ çâåçä (Peakles 1998);
• Áèáëèîòåêà ñïåêòðîâ ãàëàêòèê (Dodonov & Chilingarin 2003);
• Áèáëèîòåêà ñïåêòðîâ êâàçàðîâ (Ilbert et al. 2006);
• Âåðîÿòíîñòü òîãî ÷òî ãàëàêòèêà ñ íàáëþäàåìîé çâåçäíîé âåëè÷èíîé
ìîæåò íàõîäèòñÿ íà îïðåäåëÿåìîì êðàñíîì ñìåùåíèè Z;
• Èíôîðìàöèÿ î ïðîòÿæåííîñòè îáúåêòà.
 ðåçóëüòàòå ìû ïîëó÷àåì âåðîÿòíîñòü òîãî, ÷òî îáúåêò ñ ðàññìàòðèâàåìûì SED ìîæåò áûòü êëàññèôèöèðîâàí êàê çâåçäà, ãàëàêòèêà èëè êâàçàð
äàííîãî ñïåêòðàëüíîãî òèïà è íà äàííîì êðàñíîì ñìåùåíèè.
 ðåçóëüòàòå àíàëèçà ðàñïðåäåëåíèé ýíåðãèè îáúåêòîâ, ïîëó÷åííûõ ïî
íàáëþäåíèÿì â ñðåäíåïîëîñíûõ ôèëüòðàõ, âûäåëåíî 194 êàíäèäàòà â êâàçàðû. Áîëåå 60 èç íèõ ïîäòâåðæäåíû ñïåêòðàëüíûìè íàáëþäåíèÿìè íà 6-ì
òåëåñêîïå. Äëÿ ñðàâíåíèÿ ñ îáúåêòàìè, îòîáðàííûìè ïî öâåòîâûì êðèòåðèÿì Richards, 2002, à òàêæå ñ äàííûìè êàòàëîãîâ Richards, 2015 è Bovy,
2015, ìû íàíåñëè íà öâåòîâûå äèàãðàììû îòîáðàííûå êàíäèäàòû â êâàçàðû èç êàòàëîãà Äîäîíîâ, 2016 (Ðèñ. 16).
Ïðèìåíèâ öâåòîâûå êðèòåðèè Richards, 2002, ìû îáíàðóæèëè, ÷òî â
âûáîðêó âîøëè 98 îáúåêòîâ, óäîâëåòâîðÿþùèõ UVX-êðèòåðèþ, 2 îáúåêòà, óäîâëåòâîðÿþùèõ UGR-êðèòåðèþ, 2 îáúåêòà, óäîâëåòâîðÿþùèõ GRIêðèòåðèþ, è 1 îáúåêò, óäîâëåòâîðÿþùèé RIZ-êðèòåðèþ. Ñëåäóåò îòìåòèòü,
÷òî çíà÷èòåëüíàÿ ÷àñòü (91 îáúåêò) îáúåêòîâ êàíäèäàòîâ â êâàçàðû íå âûäåëÿþòñÿ öâåòîâûìè êðèòåðèÿìè Richards, 2002 (Ðèñ. 17).
30
Ðèñ. 13: SED's çâåçä â ïîëå 09h 40m + 50◦ . Ïóíêòèðîì SED's çâåçä ïî
äàííûì SDSS.
31
Ðèñ. 14: SED's ãàëàêòèê â ïîëå 09h 40m + 50◦ . Ïóíêòèðîì SED's ãàëàêòèê
ïî äàííûì SDSS.
32
Ðèñ. 15: SED's êâàçàðîâ â ïîëå 09h 40m + 50◦ . Ïóíêòèðîì SED's êâàçàðîâ
ïî äàííûì SDSS.
33
Ðèñ. 16: Öâåòîâûå äèàãðàììû äëÿ çâåçäîîáðàçíûõ îáúåêòîâ ïîëÿ 09h 40m +
50◦ . Êðàñíûìè òî÷êàìè íàíåñåíû êâàçàðû, îáíàðóæåííûå â ðåçóëüòàòå
àíàëèçà ðàñïðåäåëåíèÿ ýíåðãèè îáúåêòîâ, ïîëó÷åííûõ èç íàáëþäåíèé â
ñðåäíåïîëîñíûõ ôèëüòðàõ.
34
5
Cðàâíåíèå ðàçëè÷íûõ ìåòîäîâ ïîèñêà è âûäåëåíèÿ êàíäèäàòîâ â êâàçàðû
Òåïåðü ìû èìååì âîçìîæíîñòü ñðàâíèòü ðåçóëüòàòû îòáîðà êàíäèäàòîâ
â êâàçàðû òðåìÿ ðàçíûìè ñïîñîáàìè ïî øèðîêîïîëîñíûì äàííûì ìåæäó
ñîáîé è îöåíèòü ðàáîòó ìåòîäèê îòáîðà ñ ïîìîùüþ äàííûõ, ïîëó÷åííûõ â
ñðåäíåïîëîñíûõ ôèëüòðàõ.
• Âûáîðêà îáúåêòîâ, ïîñòðîåííàÿ íà îñíîâå öâåòîâûõ êðèòåðèåâ
Richards, 2002, çàñîðåíà çâåçäàìè, è äëÿ âûäåëåíèÿ êàíäèäàòîâ â êâàçàðû íåîáõîäèìî ïðèâëåêàòü äîïîëíèòåëüíûå äàííûå: ïåðåìåííîñòü,
ñîáñòâåííûå äâèæåíèÿ, ðàäèî, ðåíòãåíîâñêèå è ÈÊ-äàííûå. Íàèáîëüøèå ïðîáëåìû âûçûâàåò âûäåëåíèå êàíäèäàòîâ â êâàçàðû ñ öâåòîâûìè
õàðàêòåðèñòèêàìè, íåîòëè÷èìûìè îò çâåçä. Íàèáîëåå óñïåøíî ïðîèñõîäèò âûäåëåíèå êàíäèäàòîâ â êâàçàðû äî z = 2.2 ñ ïîìîùüþ UVXêðèòåðèÿ.
• Âûáîðêà îáúåêòîâ, ïîñòðîåííàÿ íà îñíîâå êàòàëîãà Richards, 2015, â
îñíîâíîì ñîñòîèò èç îáúåêòîâ, óäîâëåòâîðÿþùèõ UVX-êðèòåðèþ (40
èç 50 îáúåêòîâ, 80%).
• Âûáîðêà îáúåêòîâ, ïîñòðîåííàÿ íà îñíîâå êàòàëîãà Bovy, 2015, ïî÷òè ïîëíîñòüþ (çà èñêëþ÷åíèåì 3 îáúåêòîâ) ñîäåðæèò â ñåáå âûáîðêó
Richards, 2015, è òàêæå â îñíîâíîì ñîñòîèò èç îáúåêòîâ, óäîâëåòâîðÿþùèõ UVX-êðèòåðèþ, (68 èç 88 îáúåêòîâ, 78%).
• Â îáåèõ ðàáîòàõ äåêëàðèðóåòñÿ, ÷òî îíè íàïðàâëåíû íà òî, ÷òîáû óëó÷øèòü îòáîð îáúåêòîâ â äèàïàçîíå êðàñíûõ ñìåùåíèé z > 2.2, è äëÿ ýòîãî ïðèâëåêàþòñÿ ÈÊ-äàííûå îáñåðâàòîðèé SPITZER è WISE. Îäíàêî
èç 133 îáúåêòîâ, óäîâëåòâîðÿþùèõ êðèòåðèþ îòáîðà AGN, ñôðìóëèðîâàííîãî Stern, 2012, â âûáîðêè Richards 2015 è Bovy 2015 ïîïàäàþò
35
Ðèñ. 17: Ïðèìåðû SEDs è ñïåêòðîâ êâàçàðîâ, íå âûäåëÿåìûõ ïî öâåòîâûì
êðèòåðèÿì Richards et al., 2002.
36
7 è 12 îáúåêòîâ ñîîòâåòñòâåííî (5% è 9% îò îáùåãî ÷èñëà îáúåêòîâ ñ
[3.4] − [4.6] > 0.7. Â êâàäðàòíûõ ñêîáêàõ óêàçàíû äëèíû âîëí â ìèêðîíàõ, ñîîòâåòñòâóþùèå èíôðàêðàñíûì ôèëüòðàì).
• Â âûáîðêó îáúåêòîâ êàíäèäàòîâ â êâàçàðû, ñîçäàííóþ íà îñíîâå íàáëþäåíèé â ñðåäíåïîëîñíûõ ôèëüòðàõ, âîøëè 98 îáúåêòîâ, óäîâëåòâîðÿþùèõ êðèòåðèþ UVX (5 îáúåêòîâ áûëè êëàññèôèöèðîâàíû êàê çâåçäû), èç íèõ 48 îáúåêòîâ èìåþò [3.4] − [4.6] > 0.7. Òàêæå â âûáîðêó âîøëè 85 îáúåêòîâ ñ [3.4] − [4.6] > 0.7, â îñíîâíîì ýòî îáúåêòû ñ z > 2.2.
Òàêèì îáðàçîì, íåñìîòðÿ íà çíà÷èòåëüíûå óñèëèÿ â ðàçðàáîòêå àëãîðèòìîâ âûäåëåíèÿ êàíäèäàòîâ â êâàçàðû, ïî äàííûì íàáëþäåíèé â øèðîêîïîëîñíûõ ôèëüòðàõ ðåøèòü ýòó çàäà÷ó â ïîëíîì îáúåìå ïîêà íå óäàëîñü, âûäåëåíèå îáúåêòîâ ñ z > 2.2 ñî ñòàòèñòè÷åñêè çíà÷èìîé ïîëíîòîé
ïîêà íå äîñòèãíóòî. Ïðèìåíåíèå â íàáëþäåíèÿõ ñðåäíåïîëîñíûõ ôèëüòðîâ,
íåñìîòðÿ íà î÷åâèäíûå èçäåðæêè íàáëþäàòåëüíîãî âðåìåíè, ïîçâîëÿþò ðåøèòü çàäà÷ó âûäåëåíèÿ êâàçàðîâ ñ z > 2.2 äîñòàòî÷íî óâåðåííî, è ïîëíîòà
âûáîðêè áóäåò îïðåäåëÿòüñÿ ãëóáèíîé îáçîðà (òàê, ïðè ïðåäåëå AB = 23m ,
ìîæíî îáíàðóæèòü âñå AGN ñ MB = −23 äî z = 3.2).
37
6
Âûâîäû
 äàííîé ðàáîòå âïåðâûå ïðîâåäåíî ñðàâíåíèå ìåòîäîâ îòáîðà êàíäèäàòîâ â êâàçàðû ñ ïîìîùüþ øèðîêîïîëîñíîé ôîòîìåòðèè è ñðåäíåïîëîñíîé ôîòîìåòðèè. Ñïåêòðîñêîïè÷åñêèå ïîäòâåðæäåíèÿ ïðèðîäû îòîáðàííûõ îáúåêòîâ ïîçâîëÿþò ñóäèòü î êà÷åñòâå ïîëó÷àþùåéñÿ âûáîðêè íåïîñðåäñòâåííî. Ñäåëàííûå îöåíêè ïîëíîòû âûáîðêè êâàçàðîâ, ïîëó÷åííîé
ìåòîäàìè øèðîêîïîëîñíîé ôîòîìåòðèè SDSS, ïîêàçûâàþò, ÷òî îíà íå ïðåâûøàåò 25% äëÿ z > 2.2. Òàêèì îáðàçîì, ïîñòðîåííûå ïî äàííûì âûáîðêàì
êðèâûå ïðîñòðàíñòâåííîé ïëîòíîñòè AGN, òàêæå êàê è ôóíêöèè ñâåòèìîñòè, ñèëüíî èñêàæåíû ñåëåêöèîííûìè ýôôåêòàìè. Íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî â
äàííîé ðàáîòå èñïîëüçîâàëàñü íåáîëüøàÿ âûáîðêà îáúåêòîâ, îíà äàåò õîðîøóþ îáùóþ êàðòèíó.
7
Çàêëþ÷åíèå
Òðàäèöèîííàÿ òåõíèêà îïðåäåëåíèÿ ôîòîìåòðè÷åñêèõ êðàñíûõ ñìåùåíèé, õîðîøî çàðåêîìåíäîâàâøàÿ ñåáÿ ïðè îïðåäåëåíèè êðàñíûõ ñìåùåíèé
ãàëàêòèê, â îáùåì âèäå ïëîõî ïðèìåíèìà ê êâàçàðàì. Ýòî íå ñâÿçàíî ñ
òåì, ÷òî ðàñïðåäåëåíèå ýíåðãèè â ñïåêòðàõ êâàçàðîâ áëèçêî ê ñòåïåííîìó.
 îòëè÷èå îò ãàëàêòèê, öâåòà êâàçàðîâ íå îáðàçóþò ïëàâíóþ ïîâåðõíîñòü
â öâåòîâîì ïðîñòðàíñòâå, è êîíêðåòíûé öâåòîâîé èçáûòîê íå ñîîòâåòñòâóåò åäèíñòâåííîìó êðàñíîìó ñìåùåíèþ. Ê ïîïóëÿöèè AGN îòíîñÿò ðàçíûå
òèïû îáúåêòîâ (BAL QSOs, BL Lacs è ò.ä.), îäíàêî ÷åòêîãî ðàçäåëåíèÿ
íà ñïåêòðàëüíûå òèïû ïîêà íå ñóùåñòâóåò. Êðîìå òîãî, çâåçäíàÿ âåëè÷èíà
êâàçàðîâ ìåíåå èíôîðìàòèâíà, ÷åì ó ãàëàêòèê. Äëÿ ãàëàêòèê êðàñíîå ñìåùåíèå, â îáùåì, êîððåëèðóåò ñî çâåçäíîé âåëè÷èíîé: áîëåå äàëåêèå ãàëàêòèêè ñëàáåå áëèçêèõ.  öåëîì, áîëåå äàëåêèå êâàçàðû ñëàáåå áëèçêèõ, íî
äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí ñâåòèìîñòè êâàçàðîâ íàñòîëüêî øèðîê, ÷òî ñâÿçü
38
ìåæäó êðàñíûì ñìåùåíèåì è çâåçäíîé âåëè÷èíîé êâàçàðà çàìûâàåòñÿ. Âñ¼
ýòî îáúÿñíÿåò òðóäíîñòè, âîçíèêàþùèå íà ïóòè ñîçäàíèÿ ïðåäñòàâèòåëüíûõ, ñòàòèñòè÷åñêè çíà÷èìûõ âûáîðîê êâàçàðîâ, íåîáõîäèìûõ äëÿ èçó÷åíèÿ ýâîëþöèè AGN. Àíàëèç òàêèõ âûáîðîê ïîçâîëèò ïðîâåñòè èçìåðåíèÿ
ïðîñòðàíñòâåííîé ïëîòíîñòè AGN íà ðàçíûõ êîñìîëîãè÷åñêèõ ðàññòîÿíèÿõ, ïîñòðîèòü ôóíêöèþ ñâåòèìîñòè AGN, ñäåëàòü îöåíêè èõ êîñìîëîãè÷åñêîé ýâîëþöèè, à òàêæå îöåíêè ïðîñòðàíñòâåííîãî ðàñïðåäåëåíèÿ ìàòåðèè
âî Âñåëåííîé.
39
Ñïèñîê ëèòåðàòóðû
[1] Boyle, B. J., Fong, R., Shanks, T. and Peterson, B. A. 1990, M.N.R.A.S.,
243, 1.
[2] Drinkwater, MJ, 1988, Objective Prism Measurements of Quasar Redshifts.
M.N.R.A.S., 231 2: 391-396.
[3] Baum, W. A., Problems of Extra-Galactic Research, Proceedings from IAU
Symposium no. 15, New York, 1962, p. 390.
[4] Loh, E. D., Spillar, E. J., ApJ, Part 1, vol. 303, April 1, 1986, p. 154-161
[5] Koo, D. C., AJ, vol. 90, March 1985, p. 418-440.
[6] Connolly, A.J., Csabai, I., Szalay, A.S., Koo, D.C., Kroon, R.C., Munn, J.A.,
1995, AJ, 110, 2655
[7] Lanzetta, K. M., Yahil, A., & Fern
andez-Soto, A. 1996, Nature, 381, 759
[8] Connolly, A. J., Szalay, A. S., Dickinson, M., Subbarao, M. U., & Brunner,
R. J. 1997, ApJ, 486, L11
[9] Fern
andez-Soto, A., Lanzetta, K. M., & Yahil, A. 1999, ApJ, 513, 34
[10] Markarian, Benjamin E. (1969). "Galaxies with ultraviolet continuum. I".
Astro zika 5: 443
[11] Crampton, D., Cowley, A.P., and Hartwick, F.D.A. 1989, Ap. J., 345, 59
[12] Walker, G., 1987. Astronomical Observation, Cambridge University Press.
[13] Hickson P., Gibson B.K., Callaghan A.S., 1994, MNRAS, 267,911-917.
[14] Chen J.-S., 1994,IAUS 161, 17
40
[15] Ellis, R.S., Parry, I.R. 1988. In Instrumentation for Ground Based Optical
Astronomy, ed. L Robinson, p. 192. New York: Springer
[16] Pickles, A.J., 1998, PASP, 110, 863
[17] Ilbert, O.; Arnouts, S.; McCracken, H. J.; Bolzonella, M.; Bertin, E et al.,
2006, A&A, 457, 841
[18] Stern, D. A., Assef, R. J., Benford, D. J., et al. 2012, ApJ, 753, 30
[19] Assef, R. J., Stern, D., Kochanek, C. S., et al. 2013, ApJ, 772, 26
[20] Haro,G., and Luyten, W.J. 1962. Bol. Obs. Tonantsintla y Tocubaya, 3
(No. 22), 37.
[21] Koo, D.C., & Kron, R.G.: 1982, A. GA. 105, pp. 107-119.
[22] Sandage, A. 1962, Ap.J., 146, p.13.
[23] Smith, M.G. 1957, Ap. J., vol. 202, Dec. 15, 1975, pt. 1, p. 591-595.
[24] Hoag, A. A. 1976, Astronomical Society of the Paci c, Publications, vol.
88, Dec. 1976-Jan. 1977, p. 860-864.
[25] Shanks, T.; Fong, R.; Boyle, B. J. 1983, Nature (ISSN 0028-0836), vol. 303,
May 12, 1983, p. 156-158.
[26] Hartwick, F. D. A.; Schade, D., 1990, IN: Annual review of astronomy and
astrophysics. Vol. 28 (A91-28201 10-90). Palo Alto, CA, Annual Reviews,
Inc., 1990, p. 437-489.
[27] Richards, Gordon T., et al. 2015, The Astrophysical Journal Supplement
Series, Volume 219, Issue 2, article id. 39, 21 pp. (2015).
[28] Richards, Gordon T., et al. 2002, The Astronomical Journal, Volume 123,
Issue 6, pp. 2945-2975.
41
[29] DiPompeo, M. A.; Bovy, J.; Myers, A. D.; Lang, D., 2015, Monthly Notices
of the Royal Astronomical Society, Volume 452, Issue 3, p.3124-3138.
[30] Ellis, R. S.; Parry, I. R., 1988, Instrumentation for Ground-Based Optical
Astronomy, Present and Future. The Ninth Santa Cruz Summer Workshop
in Astronomy and Astrophysics, July 13- 24, 1987, Lick Observatory. Editor,
L.B. Robinson; Publisher, Springer-Verlag, New York, NY, 1988. LC #
QB856 .S26 1987. ISBN # 0-387-96730-3. P.192, 1988.
[31] Mushotzky, R., 2004, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, The
Netherlands, 2004, p.53.
[32] Kristian, J.; Sandage, A.; Katem, B., 1974, Astrophysical Journal, Vol. 191,
p. 43 - 50.
[33] White, R.L., et al. 2000, ApJS, 126, 133.
[34] Condon, J. J.; Anderson, E.; Broderick, J. J., 1995, Astronomical Journal
v.109, p.2318.
[35] Gri ths, R. E.; Schwartz, D. A.; Schwarz, J.; Doxsey, R. E.; Johnston, M.
D.; Blades, J. C., 1979, Astrophysical Journal, Part 2 - Letters to the Editor,
vol. 230, May 15, 1979, p. L21-L25.
[36] Grazian, A.; Cristiani, S.; D'Odorico, V.; Omizzolo, A.; Pizzella, A., 2000,
The Astronomical Journal, Volume 119, Issue 6, pp. 2540-2555.
[37] Palunas, P., et al. 2000, The Astrophysical Journal, Volume 541, Issue 1,
pp. 61-65.
[38] Colbert, E. J. M.; Ptak, A. F., 2002, The Astrophysical Journal Supplement
Series, Volume 143, Issue 1, pp. 25-45.
[39] Cutri, Roc M.; Nelson, B. O.; Francis, P. J.; Smith, P. S., 2002, AGN
Surveys, Proceedings of IAU Colloquium 184, ASP Conference Proceedings,
42
Vol. 284, held 18-22 June, 2001 in Byurakan, Armenia. Edited by R.F. Green,
E.Ye. Khachikian, and D.B. Sanders. San Francisco, CA: Astronomical
Society of the Paci c, 2002, p. 127.
[40] Andreani, Paola; Spinoglio, Luigi; Malkan, Matthew A., 2003, The
Astrophysical Journal, Volume 597, Issue 2, pp. 759-767.
[41] Fan, X. 1999, AJ, 121, 31
[42] Hoag, A. and Schroeder, D. (1970). Publ.Astron.Soc. Pac., 82: 1141.
[43] Sandage, A., and Luyten, W.J.1967, Ap.J., 148, 767.
[44] Äîäîíîâ Ñ.Í., 2016, Astr.Bull, in press
[45] Äîäîíîâ Ñ.Í., 2016, Astr.Bull, in preparation
43
Отзывы:
Авторизуйтесь, чтобы оставить отзыв