Å bestemme avstanden til galakser fra vårt solsystem er en vanskelig virksomhet. Tidligere var denne prosessen avhengig av å finne stjerner i andre galakser hvis absolutte lysutbytte var målbar. Ved å måle lysstyrken til disse stjernene har forskere kunnet kartlegge visse galakser som ligger 300 millioner lysår fra oss.
Imidlertid har en ny og mer nøyaktig metode blitt utviklet, takket være et team av forskere ledet av Dr. Sebastian Hoenig fra University of Southampton. I likhet med hva landmålere bruker her på jorden, målte de det fysiske og kantete (eller tilsynelatende) størrelse på en standard linjal i galaksen for å kalibrere avstandsmålinger.
Hoenig og teamet hans brukte denne metoden ved WM Keck-observatoriet, nær toppen av Mauna Kea på Hawaii, for nøyaktig å bestemme avstanden til NGC 4151-galaksen - ellers kjent for astronomene som "Eye of Sauron". galaksen NGC 4151, som er kjent som "Eye of Sauron" av astronomer for sin likhet med skildringen av Sauron i "The Lord of the Rings" -trilogien, er viktig for å måle sorte hullmasser nøyaktig.
Nylig rapporterte avstander varierer fra 4 til 29 megaparsek, men ved bruk av denne nye metoden beregnet forskerne en avstand på 19 megaparsek til det supermassive sorte hullet.
Som i den berømte sagaen, spiller en ring en avgjørende rolle i denne nye målingen. Forskere har observert at alle store galakser i universet har et supermassivt svart hull i sentrum. Og i omtrent en tidel av alle galakser fortsetter disse supermassive sorte hullene å vokse ved å svelge enorme mengder gass og støv fra omgivelsene rundt seg.
I denne prosessen varmes materialet opp og blir veldig lyst - og blir de mest energiske utslippskildene i universet kjent som aktive galaktiske kjerner (AGN).
Det varme støvet danner en ring rundt det supermassive sorte hullet og avgir infrarød stråling, som forskerne brukte som hersker. Imidlertid er den tilsynelatende størrelsen på denne ringen så liten at observasjonene ble utført ved hjelp av infrarød interferometri for å kombinere W. Keck Observatoriums doble 10-meter teleskop for å oppnå oppløsningsevnen til et 85 m teleskop.
For å måle den fysiske størrelsen på den støvete ringen, målte forskerne tidsforsinkelsen mellom lysutslipp fra veldig nær det svarte hullet og den infrarøde utslipp. Denne forsinkelsen er avstanden lyset må bevege seg (med lysets hastighet) fra nær det svarte hullet ut til det varme støvet.
Ved å kombinere denne fysiske størrelsen på støvringen med den tilsynelatende størrelsen målt med dataene fra Keck-interferometer, var forskerne i stand til å bestemme avstanden til galaksen NGC 4151.
Som Dr. Hoenig sa: ”Et av de viktigste funnene er at avstanden som er bestemt på denne nye måten, er ganske presis - med bare omtrent 10 prosent usikkerhet. Faktisk, hvis nåværende resultat for NGC 4151 gjelder for andre objekter, kan det potensielt slå alle andre strømmetoder for å oppnå samme presisjon for å bestemme avstander for fjerngalakser direkte basert på enkle geometriske prinsipper. Dessuten kan den lett brukes på mange flere kilder enn den nåværende mest presise metoden. "
"Slike avstander er nøkkelen til å feste de kosmologiske parametrene som kjennetegner universet vårt eller for å måle sorte hullmasser nøyaktig," la han til. “Faktisk er NGC 4151 et viktig anker for å kalibrere forskjellige teknikker for å estimere svart hullmasser. Vår nye avstand innebærer at disse massene kan ha blitt systematisk undervurdert med 40 prosent. ”
Dr. Hoenig, sammen med kolleger i Danmark og Japan, setter for tiden et nytt program for å utvide arbeidet til mange flere AGN. Målet er å etablere presise avstander til et dusin galakser på denne nye måten og bruke dem til å begrense kosmologiske parametere til i løpet av noen få prosent. I kombinasjon med andre målinger vil dette gi en bedre forståelse av historien om utvidelse av vårt univers.
Forskningen ble publisert onsdag 26. november i den elektroniske utgaven av tidsskriftet Natur.
