Определянето на разстоянието на галактиките от нашата Слънчева система е труден бизнес. В миналото този процес разчиташе на намирането на звезди в други галактики, чиято абсолютна светлинна мощност е измерима. Измервайки яркостта на тези звезди, учените успяха да изследват определени галактики, които се намират на 300 милиона светлинни години от нас.
Въпреки това е разработен нов и по-точен метод, благодарение на екип от учени, ръководен от д-р Себастиан Хоениг от университета в Саутхемптън. Подобно на това, което геодезистите използват тук, на Земята, те измерват физическото и ъгловото (или очевиден) размер на стандартен владетел в галактиката за калибриране на измерванията на разстояния.
Хоениг и неговият екип използваха този метод в обсерваторията WM Keck, близо до срещата на върха на Мауна Кеа в Хавай, за да определят за първи път разстоянието до галактиката NGC 4151 - иначе известна на астрономите като „Окото на Саурон“. галактика NGC 4151, която е наричана от астрономите „окото на Саурон“ заради сходството с изобразяването на Саурон в трилогията „Властелинът на пръстените“, е важна за точното измерване на масите на черната дупка.
Наскоро отчетените разстояния варират от 4 до 29 мегапарсека, но използвайки този нов метод, изследователите изчислиха разстояние от 19 мегапарсеса до свръхмасивната черна дупка.
Всъщност, както в известната сага, пръстен играе решаваща роля в това ново измерване. Учените са забелязали, че всички големи галактики във Вселената имат свръхмасивна черна дупка в центъра си. И в около една десета от всички галактики, тези свръхмасивни черни дупки продължават да нарастват, поглъщайки огромни количества газ и прах от заобикалящата ги среда.
В този процес материалът се нагрява и става много светъл - превръщайки се в най-енергийните източници на емисии във Вселената, известни като активни галактически ядра (AGN).
Горещият прах образува пръстен около свръхмасивната черна дупка и излъчва инфрачервено лъчение, което изследователите са използвали като владетел. Очевидният размер на този пръстен обаче е толкова малък, че наблюденията са извършени с помощта на инфрачервена интерферометрия за комбиниране на двойни 10-метрови телескопи на W. Keck Observatory, за да се постигне мощността на разделителна способност на 85 м телескоп.
За да измерят физическия размер на прашния пръстен, изследователите измерват времевото закъснение между излъчването на светлина от много близо до черната дупка и инфрачервеното излъчване. Това забавяне е разстоянието, което светлината трябва да измине (със скоростта на светлината) от близо до черната дупка навън до горещия прах.
Чрез комбиниране на този физически размер на праховия пръстен с видимия размер, измерен с данните от интерферометъра Keck, изследователите успяха да определят разстоянието до галактиката NGC 4151.
Както каза д-р Хоениг: „Едно от ключовите изводи е, че разстоянието, определено по този нов начин, е доста точно - със само около 10% несигурност. В действителност, ако текущият резултат за NGC 4151 важи за други обекти, той потенциално може да победи всички други текущи методи, за да достигне същата точност, за да определи разстоянията за отдалечени галактики директно въз основа на прости геометрични принципи. Освен това, той може лесно да се използва в много повече източници от сегашния най-прецизен метод. "
„Такива разстояния са ключови за определянето на космологичните параметри, които характеризират нашата вселена или за точното измерване на масите на черната дупка“, добави той. „Всъщност NGC 4151 е ключов котва за калибриране на различни техники за оценка на масите на черната дупка. Новото ни разстояние предполага, че тези маси може би са били подценявани систематично с 40 на сто. “
Д-р Хоениг, заедно с колегите си в Дания и Япония, понастоящем създават нова програма за разширяване на работата си към много повече AGN. Целта е да се установят точни разстояния до дузина галактики по този нов начин и да се използват за ограничаване на космологичните параметри до няколко процента. В комбинация с други измервания това ще осигури по-добро разбиране на историята на разширяването на нашата Вселена.
Изследването е публикувано в сряда, 26 ноември, в онлайн изданието на списанието природа.
