De Sloan Digital Sky Survey (SDSS) heeft Data Release 20 (DR20) gepresenteerd, waarin meer dan 3,3 miljoen optische spectra zijn vrijgegeven. Door een samenwerking met de eROSITA-missie via het SPIDERS-programma zijn röntgenkaarten gekoppeld aan optische data, wat aantoont dat supermassieve zwarte gaten in het vroege universum algemener waren dan voorheen gedacht en dat een groot deel van hun groei verborgen bleef achter stof en gas. Het project maakt gebruik van innovatieve methoden zoals Reverberation Mapping en robotische positioneringssystemen om de dynamiek van quasars te bestuderen. Alle verzamelde data zijn openbaar toegankelijk voor de wereldwijde wetenschappelijke gemeenschap.
Monsters in kaart brengen: SDSS-V Data Release 20 onthult all-sky beelden van supermassieve zwarte gaten
DR20 bevat de eerste optische BOSS-spectra uit het zuidelijk halfrond, verzameld bij het Las Campanas Observatory (LCO) in Chili, naast uitgebreide waarnemingen van het Apache Point Observatory (APO) in New Mexico. In totaal brengt DR20 meer dan 3,3 miljoen optische spectra vrij over 500.000 sterrenstelsels en 1,5 miljoen sterren, wat multi-golflengte ontdekkingen mogelijk maakt in coördinatie met ruimteobservatoria.
Het hoogenergetische universum ontsluiten met eROSITA
Een centraal hoogtepunt van de Black Hole Mapper in DR20 is SPIDERS (SPectroscopic IDentification of ERosita Sources). Door SDSS-optische spectroscopie te koppelen aan röntgenkaarten van de hemel van de eROSITA-missie, levert SPIDERS optische identificaties en nauwkeurige afstandmetingen (roodverschuivingen) voor ongeveer 200.000 röntgentargets. Dit is de grootste en meest uniforme spectroscopische follow-up van röntgenbronnen die ooit is samengesteld.
Hoewel SPIDERS tienduizenden röntgenstralende clusters van sterrenstelsels en energetische stersystemen vastlegt, is de overgrote meerderheid van deze hoogenergetische bakens actief accreterende supermassieve zwarte gaten — bekend als actieve galactische kernen (AGN) of quasars.
Kosmische structuur en demografie van zwarte gaten in kaart brengen
Röntgenemissie fungeert als een baken, waardoor astronomen direct in de centrale motoren van deze gigantische zwarte gaten kunnen kijken en de hete röntgencorona's die hen omringen kunnen onderzoeken. Door de "röntgen-luminositeitsfunctie" te meten — in feite een census die bijhoudt hoeveel zwarte gaten er bestaan over verschillende vermogensoutputs en kosmische tijdperken — kunnen wetenschappers de groei van supermassieve zwarte gaten volgen vanuit onze kosmische buurt terug naar roodverschuivingen nabij zes, wat ons voert naar de "kosmische dageraad" van het vroege universum.
Dankzij de gecombineerde wide-sky dekking van SDSS en eROSITA biedt deze nieuwe dataset de tot nu toe nauwste beperkingen voor de zeldzaamste en meest lichtsterke quasars. De survey onthult dat er in een vroeg stadium meer gigantische zwarte gaten waren en dat de ruimtelijke dichtheid van de meest lichtsterke AGN bij hoge roodverschuivingen hoger is dan voorheen werd verwacht. Dit toont aan dat snel groeiende gigantische zwarte gaten verrassend algemeen voorkwamen in het vroege universum.
Er zijn meer "verborgen" zwarte gaten ontdekt; traditionele optische en UV-hemelsurveys missen namelijk een aanzienlijk deel van de accreterende zwarte gaten, vooral bij lagere luminositeiten en extreme afstanden. Daarnaast ontdekten onderzoekers door de totale geaccumuleerde groei van zwarte gaten in de tijd te berekenen, dat op basis van zachte röntgenstraling geselecteerde zwarte gaten slechts een minderheid vormen van de totale massa aan zwarte gaten in het lokale universum. Dit impliceert dat 70% tot 90% van alle groei van supermassieve zwarte gaten plaatsvond achter zware sluiers van stof en gas, of tijdens fasen waarin zelfs röntgenstraling werd onderdrukt.
"Deze release markeert het hoogtepunt van meer dan een decennium aan gezamenlijke planning en wetenschappelijke uitwisseling tussen het Duitse eROSITA-consortium en de Sloan Digital Sky Survey," aldus Dr. Andrea Merloni, Principal Investigator van eROSITA en BHM Survey Scientist. "Met DR20 bewijzen we niet alleen dat het combineren van röntgen- en optische spectroscopische gegevens nieuwe en originele wetenschappelijke perspectieven in de astrofysica opent, maar ook dat grote, internationale en diverse samenwerkingen effectief jarenlang kunnen werken aan een gemeenschappelijk doel."
De innerlijke werking van quasars door de tijd heen onderzoeken
Omdat supermassieve zwarte gaten zelf te ver weg en te compact zijn om direct in beeld te brengen, maakt BHM gebruik van de kenmerkende variabiliteit van quasars via verschillende tijd-domein subprogramma's:
- BHM Reverberation Mapping (RM): Door snelle, herhaalde spectra van geselecteerde quasarvelden vast te leggen over tijdsbestekken variërend van dagen tot jaren, meet het RM-programma tijdvertragingen tussen licht dat wordt uitgezonden vanuit de centrale accretieschijf en de omringende broad-line region. Dit levert directe, geometrische metingen op van de massa's van zwarte gaten over een breed scala aan roodverschuivingen.
- SDSS-V All-Quasar Multi-Epoch Spectroscopy (AQMES): Door tienduizenden quasars over herhaalde tijdperken te monitoren, volgt het AQMES-programma dynamische veranderingen, uitstroom van accreterend gas, kandidaten voor binaire supermassieve zwarte gaten en dramatische "changing-look" quasars die van toestand veranderen.
SDSS-V heeft opnieuw aangetoond dat moeder natuur wilder is dan voorheen werd gedacht. Dit werd duidelijk toen de spectra binnenkwamen; sommige vertoonden zo'n enorme variëteit dat ze de langdurig ontwikkelde standaard geautomatiseerde analyse-pipelines doorbraken. Het team moest de spectra visueel inspecteren, en die inspanning wordt als onderdeel van DR20 vrijgegeven.
"Het was leuk om deel uit te maken van het team dat naar deze 'weirdos' keek en leerde hoe we ermee om moesten gaan! Iets wat de uiteindelijke SDSS-V/DR22 nog groter zal maken," zei Dr. Mara Salvato, senior wetenschapper bij het MPE en een van de coördinatoren van de eROSITA/SDSS-V samenwerking.
"SDSS, ook in coördinatie met andere grootschalige en multi-golflengte surveys zoals eROSITA, blijft een intrigerende en breed toegankelijke bron om meer te leren over actieve supermassieve zwarte gaten — via de (soms verrassend) enorme en tijdvariabele luminositeit die ze genereren, verspreid over een groot deel van het elektromagnetische spectrum," reflecteerde Dr. Scott Anderson, hoofd van het BHM-programma. "Het is inspirerend om te zien welk boeiend onderzoek eruit voortkomt, vaak internationaal geleid, inclusief door beginnende onderzoekers."
Robotische precisie op beide halfronden
Deze operationele sprong is mogelijk gemaakt door het Robotic Focal Plane System (FPS) van SDSS-V, geïnstalleerd op zowel de Sloan Foundation 2.5m Telescope bij APO als de du Pont 2.5m Telescope bij LCO. Deze geautomatiseerde positioneringsrobots configureren snel optische vezels die in de high-throughput BOSS-spectrografen voeden, wat de observatiesnelheid van multi-objecten enorm versnelt en dynamische Target of Opportunity (ToO) waarnemingsmodi mogelijk maakt.
Open data-toegang voor de wereldwijde wetenschappelijke gemeenschap
Conform de vijfentwintigjarige erfenis van de Sloan Digital Sky Survey zijn alle DR20 Black Hole Mapper-dataproducten openbaar beschikbaar voor onderzoekers, docenten en het publiek wereldwijd.
Via de Science Archive Server (SAS) & Catalog Archive Server (CAS) kunnen geïnteresseerden spectra, tabelgegevens en eROSITA-tegenhangercatalogi raadplegen via SciServer Compute en SQL-queries. De SDSS Zora & Valis webinterfaces stellen gebruikers in staat om interactief te zoeken naar targetmetadata, spectrale maskers te inspecteren en waargenomen spectra direct in de browser of programmatisch via Python te vergelijken met theoretische modellen. Een reeks value-added catalogs (VAC) en tutorials wordt ook beschikbaar gesteld als onderdeel van DR20, inclusief specifieke AGN-fitting VAC's, visuele inspectiecatalogi en stap-voor-stap Jupyter Notebook-tutorials die gebruikers begeleiden bij multi-golflengte analyse.
Verken de DR20-data en tools online op: www.sdss.org/dr20
"Het is al lang bekend dat quasars variëren, en het is uiterst spannend om op het punt te zijn waar we die variaties op grote schaal, over meerdere frequenties, kunnen gebruiken om meer te leren over hoe zwarte gaten groeien en evolueren over de kosmische tijd," zei SDSS-V Directeur Juna Kollmeier. "De combinatie van optisch licht en röntgenstraling is extreem krachtig, en we zijn trots op de samenwerking met het eROSITA-team in dit cross-survey project."
Belangrijke wetenschappelijke publicaties
- Merloni, A., Lamer, G., Liu, T., et al. (2024). The SRG/eROSITA all-sky survey: First catalog of X-ray sources (eRASS1). Astronomy & Astrophysics, 682, A34.
- Ramos-Ceja, M. E., et al. (2026). The SRG/eROSITA All-Sky Survey: Second Data Release (eROSITA-DE DR2). Astronomy & Astrophysics (in druk).
- Roster, W., Buchner, J., Salvato, M., et al. (2026). The eROSITA AGN X-ray Luminosity Function and Demographic Evolution. Astronomy & Astrophysics (ingediend).
Over de Sloan Digital Sky Survey V
De financiering voor de Sloan Digital Sky Survey V is verstrekt door de Alfred P. Sloan Foundation, de Heising-Simons Foundation, de National Science Foundation en de deelnemende instellingen. SDSS erkent de steun en middelen van het Center for High-Performance Computing aan de University of Utah. De SDSS-telescopen bevinden zich bij het Apache Point Observatory (gefinancierd door het Astrophysical Research Consortium en beheerd door New Mexico State University) en het Las Campanas Observatory (beheerd door de Carnegie Institution for Science). De website van SDSS is www.sdss.org.
SDSS wordt beheerd door het Astrophysical Research Consortium voor de deelnemende instellingen van de SDSS-samenwerking, waaronder onder andere Caltech, the Carnegie Institution for Science, Harvard University, Heidelberg University, The Johns Hopkins University, Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA Heidelberg), Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik (MPE), en diverse andere universiteiten wereldwijd.
Monsters in kaart brengen: SDSS-V Data Release 20 onthult all-sky beelden van supermassieve zwarte gaten
DR20 bevat de eerste optische BOSS-spectra uit het zuidelijk halfrond, verzameld bij het Las Campanas Observatory (LCO) in Chili, naast uitgebreide waarnemingen van het Apache Point Observatory (APO) in New Mexico. In totaal brengt DR20 meer dan 3,3 miljoen optische spectra vrij over 500.000 sterrenstelsels en 1,5 miljoen sterren, wat multi-golflengte ontdekkingen mogelijk maakt in coördinatie met ruimteobservatoria.
Het hoogenergetische universum ontsluiten met eROSITA
Een centraal hoogtepunt van de Black Hole Mapper in DR20 is SPIDERS (SPectroscopic IDentification of ERosita Sources). Door SDSS-optische spectroscopie te koppelen aan röntgenkaarten van de hemel van de eROSITA-missie, levert SPIDERS optische identificaties en nauwkeurige afstandmetingen (roodverschuivingen) voor ongeveer 200.000 röntgentargets. Dit is de grootste en meest uniforme spectroscopische follow-up van röntgenbronnen die ooit is samengesteld.
Hoewel SPIDERS tienduizenden röntgenstralende clusters van sterrenstelsels en energetische stersystemen vastlegt, is de overgrote meerderheid van deze hoogenergetische bakens actief accreterende supermassieve zwarte gaten — bekend als actieve galactische kernen (AGN) of quasars.
Kosmische structuur en demografie van zwarte gaten in kaart brengen
Röntgenemissie fungeert als een baken, waardoor astronomen direct in de centrale motoren van deze gigantische zwarte gaten kunnen kijken en de hete röntgencorona's die hen omringen kunnen onderzoeken. Door de "röntgen-luminositeitsfunctie" te meten — in feite een census die bijhoudt hoeveel zwarte gaten er bestaan over verschillende vermogensoutputs en kosmische tijdperken — kunnen wetenschappers de groei van supermassieve zwarte gaten volgen vanuit onze kosmische buurt terug naar roodverschuivingen nabij zes, wat ons voert naar de "kosmische dageraad" van het vroege universum.
Dankzij de gecombineerde wide-sky dekking van SDSS en eROSITA biedt deze nieuwe dataset de tot nu toe nauwste beperkingen voor de zeldzaamste en meest lichtsterke quasars. De survey onthult dat er in een vroeg stadium meer gigantische zwarte gaten waren en dat de ruimtelijke dichtheid van de meest lichtsterke AGN bij hoge roodverschuivingen hoger is dan voorheen werd verwacht. Dit toont aan dat snel groeiende gigantische zwarte gaten verrassend algemeen voorkwamen in het vroege universum.
Er zijn meer "verborgen" zwarte gaten ontdekt; traditionele optische en UV-hemelsurveys missen namelijk een aanzienlijk deel van de accreterende zwarte gaten, vooral bij lagere luminositeiten en extreme afstanden. Daarnaast ontdekten onderzoekers door de totale geaccumuleerde groei van zwarte gaten in de tijd te berekenen, dat op basis van zachte röntgenstraling geselecteerde zwarte gaten slechts een minderheid vormen van de totale massa aan zwarte gaten in het lokale universum. Dit impliceert dat 70% tot 90% van alle groei van supermassieve zwarte gaten plaatsvond achter zware sluiers van stof en gas, of tijdens fasen waarin zelfs röntgenstraling werd onderdrukt.
"Deze release markeert het hoogtepunt van meer dan een decennium aan gezamenlijke planning en wetenschappelijke uitwisseling tussen het Duitse eROSITA-consortium en de Sloan Digital Sky Survey," aldus Dr. Andrea Merloni, Principal Investigator van eROSITA en BHM Survey Scientist. "Met DR20 bewijzen we niet alleen dat het combineren van röntgen- en optische spectroscopische gegevens nieuwe en originele wetenschappelijke perspectieven in de astrofysica opent, maar ook dat grote, internationale en diverse samenwerkingen effectief jarenlang kunnen werken aan een gemeenschappelijk doel."
De innerlijke werking van quasars door de tijd heen onderzoeken
Omdat supermassieve zwarte gaten zelf te ver weg en te compact zijn om direct in beeld te brengen, maakt BHM gebruik van de kenmerkende variabiliteit van quasars via verschillende tijd-domein subprogramma's:
- BHM Reverberation Mapping (RM): Door snelle, herhaalde spectra van geselecteerde quasarvelden vast te leggen over tijdsbestekken variërend van dagen tot jaren, meet het RM-programma tijdvertragingen tussen licht dat wordt uitgezonden vanuit de centrale accretieschijf en de omringende broad-line region. Dit levert directe, geometrische metingen op van de massa's van zwarte gaten over een breed scala aan roodverschuivingen.
- SDSS-V All-Quasar Multi-Epoch Spectroscopy (AQMES): Door tienduizenden quasars over herhaalde tijdperken te monitoren, volgt het AQMES-programma dynamische veranderingen, uitstroom van accreterend gas, kandidaten voor binaire supermassieve zwarte gaten en dramatische "changing-look" quasars die van toestand veranderen.
SDSS-V heeft opnieuw aangetoond dat moeder natuur wilder is dan voorheen werd gedacht. Dit werd duidelijk toen de spectra binnenkwamen; sommige vertoonden zo'n enorme variëteit dat ze de langdurig ontwikkelde standaard geautomatiseerde analyse-pipelines doorbraken. Het team moest de spectra visueel inspecteren, en die inspanning wordt als onderdeel van DR20 vrijgegeven.
"Het was leuk om deel uit te maken van het team dat naar deze 'weirdos' keek en leerde hoe we ermee om moesten gaan! Iets wat de uiteindelijke SDSS-V/DR22 nog groter zal maken," zei Dr. Mara Salvato, senior wetenschapper bij het MPE en een van de coördinatoren van de eROSITA/SDSS-V samenwerking.
"SDSS, ook in coördinatie met andere grootschalige en multi-golflengte surveys zoals eROSITA, blijft een intrigerende en breed toegankelijke bron om meer te leren over actieve supermassieve zwarte gaten — via de (soms verrassend) enorme en tijdvariabele luminositeit die ze genereren, verspreid over een groot deel van het elektromagnetische spectrum," reflecteerde Dr. Scott Anderson, hoofd van het BHM-programma. "Het is inspirerend om te zien welk boeiend onderzoek eruit voortkomt, vaak internationaal geleid, inclusief door beginnende onderzoekers."
Robotische precisie op beide halfronden
Deze operationele sprong is mogelijk gemaakt door het Robotic Focal Plane System (FPS) van SDSS-V, geïnstalleerd op zowel de Sloan Foundation 2.5m Telescope bij APO als de du Pont 2.5m Telescope bij LCO. Deze geautomatiseerde positioneringsrobots configureren snel optische vezels die in de high-throughput BOSS-spectrografen voeden, wat de observatiesnelheid van multi-objecten enorm versnelt en dynamische Target of Opportunity (ToO) waarnemingsmodi mogelijk maakt.
Open data-toegang voor de wereldwijde wetenschappelijke gemeenschap
Conform de vijfentwintigjarige erfenis van de Sloan Digital Sky Survey zijn alle DR20 Black Hole Mapper-dataproducten openbaar beschikbaar voor onderzoekers, docenten en het publiek wereldwijd.
Via de Science Archive Server (SAS) & Catalog Archive Server (CAS) kunnen geïnteresseerden spectra, tabelgegevens en eROSITA-tegenhangercatalogi raadplegen via SciServer Compute en SQL-queries. De SDSS Zora & Valis webinterfaces stellen gebruikers in staat om interactief te zoeken naar targetmetadata, spectrale maskers te inspecteren en waargenomen spectra direct in de browser of programmatisch via Python te vergelijken met theoretische modellen. Een reeks value-added catalogs (VAC) en tutorials wordt ook beschikbaar gesteld als onderdeel van DR20, inclusief specifieke AGN-fitting VAC's, visuele inspectiecatalogi en stap-voor-stap Jupyter Notebook-tutorials die gebruikers begeleiden bij multi-golflengte analyse.
Verken de DR20-data en tools online op: www.sdss.org/dr20
"Het is al lang bekend dat quasars variëren, en het is uiterst spannend om op het punt te zijn waar we die variaties op grote schaal, over meerdere frequenties, kunnen gebruiken om meer te leren over hoe zwarte gaten groeien en evolueren over de kosmische tijd," zei SDSS-V Directeur Juna Kollmeier. "De combinatie van optisch licht en röntgenstraling is extreem krachtig, en we zijn trots op de samenwerking met het eROSITA-team in dit cross-survey project."
Belangrijke wetenschappelijke publicaties
- Merloni, A., Lamer, G., Liu, T., et al. (2024). The SRG/eROSITA all-sky survey: First catalog of X-ray sources (eRASS1). Astronomy & Astrophysics, 682, A34.
- Ramos-Ceja, M. E., et al. (2026). The SRG/eROSITA All-Sky Survey: Second Data Release (eROSITA-DE DR2). Astronomy & Astrophysics (in druk).
- Roster, W., Buchner, J., Salvato, M., et al. (2026). The eROSITA AGN X-ray Luminosity Function and Demographic Evolution. Astronomy & Astrophysics (ingediend).
Over de Sloan Digital Sky Survey V
De financiering voor de Sloan Digital Sky Survey V is verstrekt door de Alfred P. Sloan Foundation, de Heising-Simons Foundation, de National Science Foundation en de deelnemende instellingen. SDSS erkent de steun en middelen van het Center for High-Performance Computing aan de University of Utah. De SDSS-telescopen bevinden zich bij het Apache Point Observatory (gefinancierd door het Astrophysical Research Consortium en beheerd door New Mexico State University) en het Las Campanas Observatory (beheerd door de Carnegie Institution for Science). De website van SDSS is www.sdss.org.
SDSS wordt beheerd door het Astrophysical Research Consortium voor de deelnemende instellingen van de SDSS-samenwerking, waaronder onder andere Caltech, the Carnegie Institution for Science, Harvard University, Heidelberg University, The Johns Hopkins University, Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA Heidelberg), Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik (MPE), en diverse andere universiteiten wereldwijd.
Groetjes,