Аннотация результатов, полученных в 2022 году
За неполные 7 месяцев реализации проекта нашей научной группой в рамках него проекта были подготовлены заявки, по которым впоследствии было получено наблюдательное время на трех космических обсерваториях: Космический телескоп им. Хаббла, рентгеновские обсерватории Chandra и XMM-Newton. Также было получено наблюдательное время на ряде крупнейших телескопов мира: Keck, Gemini, ESO VLT и т.д. По всем этим программам наша команда уже начала получать первые данные и проводить их анализ. В части подготовки публикаций заявленный план в три статьи, сданных в печать, был перевыполнен ровно в два раза: за отчетный период в журналы из Q1 было сдано 6 статей, причем две из них на момент написания данного отчета либо приняты к публикации, либо уже опубликованы. Проведен систематический поиск гигантских галактик низкой поверхностной яркости в данных глубокого фотометрического обзора неба HSC SSP. Отбирались галактики с имеющимися в RCSEDv2 или других базах данных красными смещениями не превышающими 0.1. В результате этого поиска была выделена выборка из 37 гигантских галактик низкой яркости и еще 5 гигантских дисковых галактик высокой яркости. Это соответствует объемной плотности 4.04×10−5 Mpc−3 гигантских галактик низкой яркости, что дает оценку в примерно 12700 таких галактик на всем небе. Полученная объемная плотность гигантских галактик низкой яркости хорошо согласуется с результатами космологического моделирования EAGLE. Из исследования истории эволюции модельных гигантских галактик низкой яркости следует, что они чаще испытывали слияния (особенно большие слияния) по сравнению с дисковыми галактиками средних размеров, хотя случаи без слияний также возможны. Это с одной стороны дает больше доказательств в пользу сценариев формирования со слияниями, с другой стороны - подтверждает вывод, сделанный в наших работах ранее, о том, что класс гигантских галактик низкой яркости – разнороден по своему составу, и возможны различные сценарии их образования. Публикация по данной работе отправлена в MNRAS Letters, где проходит рецензирование. Окончена работа над библиотекой звездных спектров UVES-POP (статья отправлена в журнал ApJS, Borisov et al. 2022). Эта библиотека содержит около 400 спектров звезд высокого спектрального разрешения (оригинал R=80000) разных спектральных классов (полностью покрывающих диаграмму Герцшпрунга-Рассела) в большом диапазоне длин волн (от 320 до 1025 нм). На сайте проекта sl.voxastro.org представлены обновленные спектры в двух вариантах спектрального разрешения (R=20000 и R=80000), доступная фотометрия в широком наборе фильтров, различная дополнительная информация и результаты моделирования звездных атмосфер моделями PHOENIX. На ее основе планируется создание моделей звездных населений нового поколения для анализа спектров галактик. Проведено исследование двух взаимодействующих галактик типа М51 - с четкой спиральной структурой и маломассивным спутником вблизи конца спиральной ветви: Arp58 и Arp68. В результате анализа спектральных длиннощелевых данных были получены профили кинематики металличности ионизованного газа, которые показали наличие сильных некруговых движений газа в обеих системах. Оценки металличности газа свидетельствуют о том, что металличность газа в Arp58 выше, чем в Arp68, которая обладает слишком низкой металличностью даже для своей более низкой светимости, это может быть связано с нахождением Arp68 в войде. Был сделан вывод, что несмотря на различающиеся массы и окружение, обе галактики находятся на одном и том же этапе взаимодействия со спутником. Результаты данного исследования опубликованы в MNRAS. Завершена работа над статьёй с анализом кинематики и звездного населения карликовой галактики KDG64 (спутник M81), где нам удалось определить массу гало темной материи и выяснить как эволюционировала эта галактика. Мы также провели сравнение с литературными данными по нескольким десяткам других карликовых галактик и установили положение KDG64 в иерархии карликовых спутников гигантских галактик. Статья отправлена в журнал (MNRAS) и в данный момент находится в процессе ревизии. Подготовлена и одобрена программа наблюдений чёрных дыр промежуточной массы на Hubble Space Telescope. Программа включает в себя наблюдение 86 объектов из выборки, созданной с использованием оптического отбора и данных по активным ядрам галактик из архивов рентгеновских снимков. Этот проект позволит получить размеры, светимости и звездные популяции статистически значимой выборки галактик с активным ядром и проверить, выполняется ли масштабное соотношение Масса чёрной дыры–Масса балджа в режиме малой массы, а также действительно ли центральные черные дыры промежуточной массы совместно эволюционируют со сфероидами хозяйской галактики. Наблюдения будут проводиться в рамках программы SNAP на инструменте HST WFC3 в ближнем ультрафиолетовом/оптическом диапазоне. Также для подтверждения кандидатов в черные дыры промежуточной массы была одобрена заявка на наблюдения 23 объектов на космическом телескопе Chandra. Для четырех объектов из этого списка уже были проведены наблюдения, и два из них показали значительное излучение в рентгеновском диапазоне, что подтверждает наличие в этих галактиках активного ядра и черной дыры промежуточной массы. Проведена работа по подготовке каталога 4MOST ChANGES в коллаборации с чилийским университетом Католика. На основе фотометрических каталогов в оптическом и инфракрасном диапазоне DELVE, VHS, VIKING и CatWISE был собран входной каталог для практически всего южного неба, содержащий в себе более 300 миллионов объектов, валидированный при помощи наблюдений на 6.5-м телескопах MMT и Магеллан. В рамках работы над фотометрическим каталогом RCSEDv2 используемые в нем разнообразные фотометрические данные были переведены к стандартной системе фильтров ugriz системы SDSS в оптическом диапазоне и YJHK системы UKIRT в инфракрасном. Для этого были получены формулы перевода звездных величин для обзоров DECaLS, MzLS, BOSS, DES, DELVE, VST Atlas, KIDS, VIKING и VHS и обратно. Результаты были реализованы в виде общедоступного веб-сайта с калькулятором звездных величин https://colors.voxastro.org/ и кодов на Python и IDL. По результатам работы была написана статья “Color Transformations of Photometric Measurements of Galaxies in Optical and Near-Infrared Wide-Field Imaging Surveys”, отправленная в журнал Publications of the Astronomical Society of the Pacific в начале декабря 2022 года. По спектральным данным кандидатов в гигантские галактики низкой поверхностной яркости (gLSB) и кандидатов в их спутники, полученным с помощью спектрографа EFOSC2 была подтверждена ассоциация трех компактных спутников с их хозяйскими gLSB. Такое неожиданное соседство двух одних из самых редких типов галактик указывает на возможное формирование гигантского диска галактики путем приливного обдирания меньшей по массе галактики центральной гигантской галактикой. За отчетный период был произведен анализ обработанных данных, полученных на 2.5-метровом телескопе ГАИШ МГУ (инструмент TDS) для предполагаемой двойной чёрной дыры J1631+24 подтвердил наличие двух широких компонент в разрешенных линиях, что является подтверждением двойственности центральной черной дыры.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Мы продолжили развивать каталог RCSEDv2 и веб-сервис для визуализации и доступа к данным. Мы расширили выборку объектов в базе данных до 5млн, что в 6 раз превышает количество объектов в первой версии каталога, выпущенной в 2017 году. Был существенно расширен функционал нашего основного инструмента анализа спектров NBursts за счет добавления одновременного моделирования абсорбционных и эмиссионных компонент спектров галактик и активных ядер. Эти модификации были имплементированы в нашу систему поточного анализа спектров. Кроме этого, был добавлен новый набор моделей звездных населений среднего спектрального разрешения (R=8000) на основе X-Shooter Spectral Library. Все новые результаты моделирования спектров в новых режимах и с новыми моделями населений доступны на сайте проекта https://rcsed2-dev.voxastro.org. Также был расширен функционал самого сайты. Мы добавили а) возможность скачивать результаты поисковой выдачи в форматах CSV, FITS; б) улучшили язык поисковых запросов, который теперь позволяет компоновать условия содержащие произвольные наборы математических операций над доступными колонками; в) добавили внутренний конвертер имени галактики в координаты, что уменьшило зависимость от внешних сервисов. Кроме этого, мы организовали интерфейс доступа Виртуальной Обсерватории к базе данных RCSEDv2 через протокол TAP https://dc.voxastro.org/. Мы провели большую работу по стандартизации доступных фотометрических данных для галактик из обзоров VHS, VIKING, UHS, UKIDSS, DES, DELVE, Legacy Survey, SDSS, VST Atlas, KIDS, PanSTARRS. Собрав фотометрию из различных источников для одних и тех же галактик, мы рассчитали формулы перевода для интегральных и апертурных величин в стандартную систему SDSS. Эта работа является критическим элементом для фотометрической части RCSEDv2, а также активно используется для создания каталога активных ядер галактик для будущего спектрального обзора 4MOST ChANGES. Детальное описание работы опубликовано в статье Топтун, Чилингарян, Гришин, Катков “Color Transformations of Photometric Measurements of Galaxies in Optical and Near-Infrared Wide-Field Imaging Surveys” опубликованной в PASP, а формулы перевода фотометрических данных оформлены в виде интерактивного веб-калькулятора на сайте https://colors.voxastro.org/. В направлении исследования центральных черных дыр промежуточных масс продолжается наблюдательная кампания с целью получения спектров более высокого спектрального разрешения, чем SDSS для уточнения оценок масс черных дыр. На ноябрь 2023 года суммарно было получено более 150 спектров уникальных объектов на телескопах Magellan, Keck, SALT и КГО. Был проведен повторный анализ полученных спектров улучшенной методикой анализа эмиссионных линий, которая позволяет избежать вклада вращения в диске галактики в широкие компоненты бальмеровских линий (BLR) - главного индикатора массы черных дыр. Мы показали, что при переходе от массивной части зависимости “масса центральной черной дыры - дисперсия скоростей звездного сфероида” в режим малых масс увеличивается разброс значений - наблюдается систематическое отклонение в сторону бОльших дисперсий скоростей звезд. Это свидетельствует об отсутствии в режиме малых масс тесной связи между процессами роста черных дыр и сфероидов, что наблюдается в массивной части зависимости, где рост черных дых и сфероидов, по-видимому, происходил за счет слияний. Рост балджей/псевдобалджей мог происходить за счет механизмов секулярной эволюции, которые не обязательно приводят к подпитке и росту центральных черных дыр. Кроме этого, сами балджи могут иметь разные свойства, например, более компактные балджи будут приводить к большей дисперсии скоростей звезд. В течение 2023 года на орбитальной обсерватории Chandra по нашей программе наблюдались семь кандидатов в черные дыры с массами меньше миллиона масс солнца. На основе рентгеновских данных выборки кандидатов была построена фундаментальная плоскость активности, которая связывает рентгеновскую светимость, светимость в радио (по архивным данных обзоров VLASS, FIRST) и наши оценки масс черных дыр. Несмотря на существенный разброс измерений, мы обнаружили, что фундаментальная плоскость прослеживается и в режиме малых масс. По направлению исследования IMBH два студента в составе научного коллектива гранта – Владимир Гораджанов и Виктория Топтун – на отлично защитили дипломные работы под руководством Игоря Чилингаряна на астрономическом отделении физического факультета МГУ. Используя данные кривых блеска Zwicky Transient Facility Forced Photometry и Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System мы исследуем оптическую переменность черных дыр с массами до 1 млн. солнечных масс. Мы обнаружили корреляцию между оптической переменностью и рентгеновской светимостью, которая пропадает на малых рантгеновских светимостях, что, скорее всего, связано не с отсутствием оптической переменности, а невозможностью ее статистически значимо детектирования на фоне ошибок. Кривые блеска после шагов дополнительной обработки и результаты анализа оптических спектров исследуемых галактик представлены в виде веб-сайта http://lc-dev.voxastro.org/valc.html. Для исследования обнаруженного нами уникального объекта J1631+24 с двойной черной дырой, одна из которых IMBH, мы запросили наблюдения на Космическом телескопе им. Дж. Вебба (JWST) с инструментом NIRSpec в режиме панорамной спектроскопии в ИК диапазоне и получили в мае 2023 года подтверждение нашей заявки. В 2023 году был получен спектр со спектрографом COS на Космическом телескопе им. Хаббла (HST), который позволил обнаружить в этой галактике широкие компоненты в UV линиях Ly_alpha, CIV, HeII, CIII], свидетельствующие о наличии высокой ионизации в около ядерной области, вызванной одним или двумя аккреционными дисками. Также в январе 2023 года был получен ИК спектр с DEIMOS на телескопе Keck, в котором также были задетектированы линии высокой ионизации [FeX], [FeXI], [CaV]. Каталог RCSEDv2 позволяет решать широкий круг научных задач. В частности данные по красным смещениям, доступные в каталоге RCSEDv2, позволили нам отобрать выборку гигантских галактик низкой яркости и впервые оценить их объемную плотность, которая составила 4.04*10^-5 Мпк^-3. Это соответствует примерно 12700 таких объектов на всем небе до красных смещений 0.1 и показывает, что гигантские галактики низкой поверхностной яркости не столь редки, как считалось ранее, а также целесообразность крупномасштабного поиска таких систем для дальнейшего исследования их эволюции и сценариев происхождения на статистически значимой выборке. Это позволит нам продвинуться в понимании эволюции дисковых галактик в целом. Нами была опубликована статья в журнале MNRAS про галактику редкого типа Afanasiev et al. 2023 “KDG64: a large dwarf spheroidal or a small ultra-diffuse satellite of Messier 81”, где спектрофотометрический анализ был впервые применен для описания интегрального спектра карликовой сфероидальной галактики (dSph) и продемонстрировал свою эффективность на очень низком отношении сигнал-шум SNR~3, благодаря чему удалось измерить параметры темного гало этой галактики и даже сравнить разные возможные профили плотности темной материи. Мы опубликовали статью в ApJS о перекалибровке библиотеки звездных спектров UVES-POP Borisov et al. 2023 “New Generation Stellar Spectral Libraries in the Optical and Near-Infrared I: The Recalibrated UVES-POP Library for Stellar Population Synthesis”. Библиотека содержит спектры около 400 звезд разных спектральных классов на разных стадиях эволюции и с разным химическим составом. Проделанная работа позволила улучшить качество калибровки спектров по потокам вплоть до 1-2% для большинства спектров. Также мы посчитали атмосферные параметры звезд библиотеки при помощи разработанного нами численного метода минимизации и оценили их массы и возраста. Полученные результаты имеют широкое применение для анализа звездных населений галактик и внегалактических шаровых скоплений. Так, в этой работе мы оценили дисперсии скоростей звездных населений двух ультра-компактных карликовых галактик UCD 320 и UCD 330.