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近日，由中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)早期宇宙與高紅移星系團(tuán)組、射電天體測(cè)量與天球參考系團(tuán)組、射電天文研究與技術(shù)創(chuàng)新中心團(tuán)組組成的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)，在基于之前利用天體測(cè)量數(shù)據(jù)篩選奇異類(lèi)星體樣本的工作上，進(jìn)一步挑選出2例雙活動(dòng)星系核候選體以及56例透鏡類(lèi)星體候選體，為利用歐空局蓋亞（Gaia）衛(wèi)星的天體測(cè)量數(shù)據(jù)搜尋并研究雙活動(dòng)星系核以及透鏡類(lèi)星體開(kāi)拓了新的思路。相關(guān)研究成果發(fā)表在《皇家天文學(xué)會(huì)月報(bào)》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）上。
根據(jù)層級(jí)并合模型，雙活動(dòng)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(rèn)證不同尺度的雙活動(dòng)星系核樣本，對(duì)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(dòng)星系核樣本在空間上容易混淆的還有透鏡類(lèi)星體樣本，它是類(lèi)星體由于前景星系的強(qiáng)引力透鏡效應(yīng)形成的多重像，對(duì)此類(lèi)樣本的深入研究有助于天文學(xué)家更好地理解吸積盤(pán)和寬線區(qū)的幾何結(jié)構(gòu)，也可以推測(cè)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(shí)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(cè)到的雙活動(dòng)星系核系統(tǒng)卻遠(yuǎn)小于理論預(yù)言的數(shù)目，透鏡類(lèi)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(cè)不匹配的問(wèn)題，仍有待解決。此外，類(lèi)星體和恒星在天球上的投影重疊也干擾了搜尋雙活動(dòng)星系核和透鏡類(lèi)星體樣本的有效性。
由上海天文臺(tái)研究人員組成的研究團(tuán)隊(duì)對(duì)Gaia中的類(lèi)星體樣本進(jìn)行了深入分析，首次提出類(lèi)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(duì)斯隆數(shù)字巡天SDSS DR16發(fā)布的數(shù)十萬(wàn)顆光譜認(rèn)證的類(lèi)星體，研究團(tuán)隊(duì)提出了一系列利用天體測(cè)量數(shù)據(jù)篩選奇異類(lèi)星體的新方法，該工作由上海天文臺(tái)射電天體測(cè)量與天球參考系團(tuán)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(rèn)方式，對(duì)奇特類(lèi)星體星表中SDSS DR16 類(lèi)星體樣本中的1角秒范圍內(nèi)有多個(gè)Gaia 探測(cè)的源作進(jìn)一步分類(lèi)。通過(guò)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(gè)雙活動(dòng)星系核候選體：其中一個(gè)源[OIII]呈現(xiàn)雙峰輪廓，另一個(gè)源其Hbeta寬線相對(duì)于[OIII]窄線發(fā)生了明顯的偏移。研究人員也利用同一個(gè)系統(tǒng)不同Gaia 探測(cè)之間的顏色差異，挑選出一批新的透鏡類(lèi)星體的候選體，并匹配了樣本中哈勃空間望遠(yuǎn)鏡（HST）的觀測(cè)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(duì)比結(jié)果也進(jìn)一步支持了團(tuán)隊(duì)的分類(lèi)方法（圖1）。下一步，研究人員將結(jié)合射電高分辨率VLBI觀測(cè)來(lái)對(duì)目標(biāo)樣本進(jìn)行進(jìn)一步的研究，從分辨率為毫角秒量級(jí)的圖像上來(lái)對(duì)奇特類(lèi)星體的分類(lèi)特征進(jìn)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(cè)量數(shù)據(jù)能夠提供全天范圍0.2角秒級(jí)別的多重像分辨能力，以及恒星運(yùn)動(dòng)的自行視差分辨能力，而這些能力可以用來(lái)搜尋天球中不動(dòng)的類(lèi)星體，這些目標(biāo)也構(gòu)成了空間參考架，但是這些數(shù)據(jù)中的一部分類(lèi)星體（包括投影的類(lèi)星體-恒星對(duì)，也包括雙活動(dòng)星系核和引力透鏡類(lèi)星體）由于天測(cè)參數(shù)異常而不適合作為時(shí)空參考架基準(zhǔn)。
論文第一作者、上海天文臺(tái)博士后吉祥指出，[OIII]窄線的雙峰輪廓以及寬線相對(duì)于[OIII]窄線有明顯的偏移都被認(rèn)為是雙活動(dòng)星系核可能的特征，考慮到這兩個(gè)SDSS證認(rèn)的活動(dòng)星系核源均在1角秒尺度內(nèi)匹配到兩個(gè)Gaia探測(cè)，因此研究人員認(rèn)為它們都是雙活動(dòng)星系核候選體；對(duì)透鏡類(lèi)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(bào)的透鏡類(lèi)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(lèi)星體的候選體。
論文合作者齊朝祥研究員指出，歐空局Gaia項(xiàng)目與中國(guó)空間站的巡天空間望遠(yuǎn)鏡（CSST）項(xiàng)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(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)類(lèi)星體天測(cè)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)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(dòng)星系核以及透鏡類(lèi)星體系統(tǒng)，為未來(lái)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(cè)量數(shù)據(jù)，系統(tǒng)性開(kāi)展搜尋研究雙活動(dòng)星系核樣本和透鏡類(lèi)星體樣本，這也為未來(lái)利用我國(guó)的巡天空間望遠(yuǎn)鏡（CSST）開(kāi)展類(lèi)似搜尋工作，以及對(duì)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(zhǔn)備。
本項(xiàng)目得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、上海市自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)以及中國(guó)空間站巡天空間望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目的支持。
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