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這張圖片來自兩個合并黑洞的薇拉模擬。即將建成的魯賓量黑薇拉·魯賓天文臺應(yīng)該能夠在雙星合并之前探測到它們。但是天文臺長沙雨花區(qū)如何獲得外圍信息崴信159-8298-6630提供外圍女小姐上門服務(wù)快速安排面到付款令人煩惱的假陽性問題需要一個解決方案。鳴謝:uux.cn/模擬極端時空(SXS)項(xiàng)目
（神秘的發(fā)現(xiàn)地球uux.cn）據(jù)《今日宇宙》（埃文·高夫）：當(dāng)星系合并時，我們預(yù)計(jì)它們會產(chǎn)生二元黑洞(BBHs。元超bbh相互緊密環(huán)繞，大質(zhì)洞當(dāng)它們合并時，薇拉產(chǎn)生的魯賓量黑引力波已經(jīng)被Virgo處女座探測到。即將到來的天文臺薇拉·魯賓天文臺應(yīng)該能夠在它們合并之前找到它們，這將為星系合并、發(fā)現(xiàn)超大質(zhì)量黑洞、元超二元黑洞和引力波的大質(zhì)洞研究打開一個全新的窗口。
據(jù)研究人員所知，薇拉像我們這樣的魯賓量黑大型星系中心有一個超大質(zhì)量黑洞(SMBH)。當(dāng)星系合并時，天文臺長沙雨花區(qū)如何獲得外圍信息崴信159-8298-6630提供外圍女小姐上門服務(wù)快速安排面到付款SMBHs彼此進(jìn)入一個緊密的軌道，成為一個二元黑洞(BBH。)最終，它們合并，這些合并產(chǎn)生了最強(qiáng)大的引力波。
薇拉·魯賓天文臺(VRO)將進(jìn)行一項(xiàng)大規(guī)模、多年的時域調(diào)查，反復(fù)拍攝天空圖像，尋找變化。它叫做LSST:空間和時間的遺產(chǎn)調(diào)查。它將探測從小行星到超新星爆炸的一切。但是新的研究表明VRO也可以探測二元黑洞。
這篇論文的題目是“來自魯賓天文臺時域監(jiān)測的二元超大質(zhì)量黑洞的可靠識別”它已經(jīng)提交給《天體物理學(xué)雜志》,目前正在arXiv服務(wù)器上預(yù)印。主要作者是康涅狄格大學(xué)物理系的梅根·戴維斯。
“類星體時域觀測中的周期信號已被用于搜索二元超大質(zhì)量黑洞，”作者寫道。搜索產(chǎn)生了數(shù)百個候選bbh，但問題是假陽性率很高，高達(dá)60%。這對于產(chǎn)生有用的數(shù)據(jù)來說太高了。研究人員能想出如何將這一比率降低到更容易控制的水平嗎？

在智利Cerro Pachón山脊清澈的藍(lán)天下，Vera C. Rubin天文臺的建設(shè)仍在繼續(xù)。這臺8.4米的望遠(yuǎn)鏡配備了一臺3.2千兆像素的相機(jī)，這是世界上有史以來為光學(xué)天文學(xué)制造的最大的數(shù)碼相機(jī)，預(yù)計(jì)將在2024年底首次亮相。它將對光學(xué)天空進(jìn)行一項(xiàng)前所未有的長達(dá)十年的調(diào)查，稱為空間和時間遺產(chǎn)調(diào)查(LSST)。新的研究顯示了LSST如何成功地探測二元黑洞，這是一項(xiàng)因假陽性而變得復(fù)雜的困難任務(wù)。鳴謝:uux.cn/noir lab/薇拉·魯賓天文臺
作者說他們正在取得進(jìn)展。
類星體是活躍星系核(AGN)的一個子類，比其他AGN更明亮。AGN就是我們所說的SMBHs，它們積極地吸積物質(zhì)并發(fā)光。問題是類星體在吸積物質(zhì)時會發(fā)生變化。這種可變性掩蓋了BBH的振幅，導(dǎo)致假陽性。
“由于類星體吸積的可變性，二進(jìn)制振幅被高估，三分之二的潛在二進(jìn)制振幅恢復(fù)不佳，”作者寫道。
現(xiàn)代天文學(xué)是由數(shù)據(jù)主導(dǎo)的，而不是觀測技能。研究人員表示，假陽性問題的答案在于數(shù)據(jù)和計(jì)算。
“魯賓的LSST是我們利用電磁觀測識別二進(jìn)制SMBHs的最佳機(jī)會，也將我們進(jìn)一步推向大數(shù)據(jù)時代，因?yàn)閾?jù)預(yù)測，它每晚將產(chǎn)生超過20tb的數(shù)據(jù)，”研究人員在他們的論文中寫道。
如此巨大的數(shù)據(jù)量意味著LSST將不得不在數(shù)據(jù)到達(dá)時對其進(jìn)行篩選，在搜索bbh時準(zhǔn)備一種有效的方法要從模擬開始。在這項(xiàng)工作中，研究人員模擬了單個和雙類星體的數(shù)百萬個LSST深場光曲線。
研究人員在他們的論文中寫道:“我們的目標(biāo)是為魯賓的LSST深鉆場(DDFs)創(chuàng)建類星體的真實(shí)光曲線，包括孤立(單SMBH)和雙星系統(tǒng)。”DDFs獨(dú)立于VRO將要進(jìn)行的大型調(diào)查。它們是密集的觀測，提供了更深的覆蓋范圍和更頻繁的時間采樣。
類星體是復(fù)雜的物體，當(dāng)它們是雙星時，復(fù)雜性會增加。科學(xué)家認(rèn)為孤立類星體和雙星類星體都有可變的吸積盤。彼此靠近的雙星有一個環(huán)繞雙星的吸積盤。但是每個SMBH都有自己的迷你磁盤，這就使情況變得復(fù)雜了。為這些不同的排列生成逼真的光線曲線是作者研究的第一步。

一個活躍類星體的插圖。它們的光度和可變性會導(dǎo)致尋找二元黑洞時的誤報。貸方:uux.cn/ESO/M. Kornmesser
“我們的目標(biāo)是模擬魯賓觀察到的類星體群體的廣泛和代表性范圍的光變曲線，”作者解釋說。
研究人員從類星體生成了超過360萬條魯賓/LSST光曲線，其中大量是針對雙星SMBHs的。當(dāng)檢查和擬合所有這些曲線時，假陽性仍然是一個問題。“我們保守估計(jì)，超過40%的孤立的單個類星體將導(dǎo)致對簡單正弦擬合的二進(jìn)制SMBH系統(tǒng)的假陽性檢測，”作者寫道。
他們還發(fā)現(xiàn)，大質(zhì)量發(fā)光類星體比真正的雙星更有可能是假陽性。
“我們建議在使用正弦曲線擬合進(jìn)行二進(jìn)制SMBH探測時要謹(jǐn)慎，”研究人員總結(jié)道。
區(qū)分類星體和BBHs并不容易。大自然不會舉著牌子告訴我們哪個是哪個。但是大自然確實(shí)提供了線索，盡管在這種情況下，它們是糾纏在一起的，很難辨別。這項(xiàng)工作顯示了哪種類型的類星體光變曲線最有可能產(chǎn)生假陽性，這是朝著解決這個問題邁出的一大步。
研究人員還能夠?qū)⒛承┣闆r下的假陽性率從60%左右降低到40%左右。這是朝著正確方向邁出的重要一步，盡管這個問題還需要做更多的工作。

這顯示了深鉆井場將產(chǎn)生的一些模擬LSST光曲線。頂部面板顯示了一個單獨(dú)的孤立類星體的模擬光變曲線。下圖顯示了一個模擬的雙星的光變曲線。鳴謝:uux.cn/戴維斯等人2023
“這篇論文的目的是探索在魯賓/LSST·DDF觀測中，對于一個典型的類星體群體，雙星SMBHs的可探測性，”作者解釋說。下一步是使用不是從模擬而是從觀測到的類星體群體中產(chǎn)生的光變曲線。基于二進(jìn)制SMBHs的引力波搜索也將是這項(xiàng)工作的一部分。
正弦曲線擬合會產(chǎn)生假陽性，但還有另一種擬合光變曲線數(shù)據(jù)的方法。它叫做DRW:阻尼隨機(jī)漫步。DRW是一種經(jīng)濟(jì)的計(jì)算方法，可以幫助管理薇拉·魯賓天文臺將產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)。Davis和她的同事打算在未來用計(jì)算成本低廉的DRW擬合重新審視他們的分析。“這可能會導(dǎo)致更有效的假陽性分類，”他們總結(jié)道。
在其10年的運(yùn)行中，LSST預(yù)計(jì)將探測到2000萬到1億個活躍的星系核。確定哪些是bbh意味著處理大量前所未有的數(shù)據(jù)。如果LSST每晚確實(shí)產(chǎn)生20tb的數(shù)據(jù)，那么處理所有這些數(shù)據(jù)以搜索bbh的任務(wù)將會非常艱巨。
研究人員尚未完全解決海量數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)中的假陽性這兩個問題，但他們已經(jīng)取得了進(jìn)展。