Chandra Deep Field South (CDF-S) je ena izmed najglobljih in najbolj preiskanih območij neba v rentgenskem delu spektra, posnetih s satelit rentgenskega observatorija Chandra. Gre za namenoma izbrano majhno področje neba, kjer lahko zelo šibke rentgenske vire zaznamo dlje časa in z večjo občutljivostjo kot kjerkoli drugje.
Podobno kot Lockmanova luknja ima tudi ta lokacija razmeroma jasno "okno" skozi oblake nevtralnega vodikovega plina v naši galaksiji Mlečna cesta. To zmanjšano absorbacijo rentgenskega sevanja v smeri polja omogoča, da v rentgenskih žarkih zelo jasno vidimo oddaljene galaksije in aktivna jedra galaksij, ki sicer pri večjih količinah galaktičnega plina in prahu ostanejo skrita.
Slika je osredotočena na košček neba v ozvezdju Fornax na južni polobli. To območje je bilo izbrano zaradi majhnih količin galaktičnega plina in prahu ter zato, ker je s tega dela neba enostavno izvesti dopolnilna opazovanja z velikimi južnimi teleskopi in vesoljskimi observatoriji.
Več opazovanj je bilo opravljenih predvsem med letoma 2000 in 2010, z nadaljnjimi merjenji v naslednjih letih, kar je privedlo do izjemno dolge skupne izpostavljenosti (približno več milijonov sekund opazovanj). CDF-S je bil in še vedno ostaja edini cilj, kjer je Chandra izvajala kontinuirano najgloblja opazovanja, zato predstavlja ključni vir podatkov za raziskave šibkih rentgenskih virov.
Zakaj je CDF-S pomemben
- Najgloblji rentgenski posnetki: CDF-S omogoča zaznavanje zelo šibkih virov, ki so sicer nedosegljivi v krajših opazovanjih.
- Preučevanje rasti črnih lukenj: zaradi občutljivosti so možne študije šibko sevalnih in močno zakritih supermasivnih črnih lukenj (AGN) skozi čas in pri velikih rdečih premikih.
- Raziskave kozmičnega rentgenskega ozadja: globoka polja, kot je CDF-S, so pomagale razvozlati, iz katerih virov izvira večji del kozmičnega rentgenskega ozadja, predvsem šibki, razpršeni AGN in zvezdni procesi v oddaljenih galaksijah.
- Variabilnost in evolucija: ponovljena opazovanja omogočajo merjenje variabilnosti rentgenskih virov in s tem vpogled v akrecijske procese okoli črnih lukenj ter spremljanje razvoja galaksij skozi miljarde let.
Glavne znanstvene ugotovitve
- Globoka opazovanja so razkrila obsežno populacijo šibkih aktivnih jedr galaksij, vključno z veliko frakcijo močno zakritih AGN, ki so pomembni za razumevanje rasti supermasivnih črnih lukenj skozi zgodovino vesolja.
- Del znanstvene skupine je s primerjavo rentgenskih in drugih valovnih dolžin (optično, infrardeče, radio) pokazal, kako so se stopnje tvorbe zvezd in akrecije spreminjale z rdečim premikom ter kako se ti procesi medsebojno vplivajo.
- CDF-S je bil tesno povezan z odkritji višjih rdečih premikov (zelo oddaljenih) rentgenskih virov, kar pomaga pri iskanju zgodnjih faz rasti črnih lukenj in prepoznavanju prvih aktivnih galaktičnih jeder.
Podporna opazovanja in podatki
CDF-S je del širših večvalovnih programov, kot so (med drugim) GOODS-South in CANDELS, kar pomeni, da za isto področje obstajajo globoki posnetki z drugega konca spektra: iz optičnega (Hubble), infrardečega (Spitzer), radijskega (npr. ALMA, VLA) in velikih zemeljskih teleskopov (npr. VLT). Takšna večvalovna pokritost omogoča zanesljivo identifikacijo rentgenskih virov, določanje oddaljenosti (rdečega premika), določanje lastnosti gostiteljskih galaksij in natančne študije medsebojnih povezav med tvorbo zvezd in akrecijo na črnih luknjah.
Podatki iz CDF-S so javno dostopni v obliki posnetkov in katalogov virov, ki jih uporabljajo raziskovalci po vsem svetu. Ti katalogi omogočajo kvantitativne študije populacij rentgenskih virov, časovne analize ter primerjave z drugimi globokimi polji (npr. Chandra Deep Field North, Extended CDF-S).
Zaključek
Chandra Deep Field South predstavlja eno najpomembnejših opazovanih področij za razumevanje zgodovine izsevov rentgenskih virov v vesolju. Z združitvijo zelo dolgih Chandra opazovanj in obsežne večvalovne podpore je CDF-S postal osrednja točka za raziskave rasti črnih lukenj, razvoja galaksij in izvora kozmičnega rentgenskega ozadja.
