Galaktien etäisyyden määrittäminen aurinkokuntamme on hankala asia. Aikaisemmin tämä prosessi luotiin tähtien löytämiseen muista galakseista, joiden absoluuttinen valoteho oli mitattavissa. Mittaamalla näiden tähtien kirkkautta, tutkijat ovat pystyneet tutkimaan tiettyjä galakseja, jotka sijaitsevat 300 miljoonan valovuoden päässä meistä.
Kuitenkin uusi ja tarkempi menetelmä on kehitetty tutkijaryhmän ansiosta, jota johtaa Dr. Sebastian Hoenig Southamptonin yliopistosta. Samoin kuin mitä maanmittaajat käyttävät täällä maan päällä, he mittasivat fyysisen ja kulman (tai näennäinen) vakioviivaimen koko galaksissa etäisyysmittausten kalibroimiseksi.
Hoenig ja hänen tiiminsä käyttivät tätä menetelmää WM Keckin observatoriossa, lähellä Mauna Kean huippukokousta Havaijilla, määrittämään tarkasti ensimmäistä kertaa etäisyys NGC 4151 -galaksista - mikä tähtitieteilijöiden muuten tunnetaan nimellä “Sauronin silmä”. galaksi NGC 4151, jota tähtitieteilijät nimittävät ”Sauronin silmäksi” sen samankaltaisuuden vuoksi, että Sauron on kuvattu “Renkaat-herra” -trilogiassa, on tärkeä, jotta voidaan mitata tarkasti mustia reikiä.
Äskettäin ilmoitetut etäisyydet vaihtelevat 4 - 29 megaparia, mutta tätä uutta menetelmää käyttämällä tutkijat laskivat 19 megapaarin etäisyyden supermassiivisesta mustasta aukosta.
Itse asiassa, kuten kuuluisassa saagossa, renkaalla on ratkaiseva rooli tässä uudessa mittauksessa. Tutkijat ovat havainneet, että kaikissa maailmankaikkeuden isoissa galakseissa on supermassiivinen musta reikä keskellä. Ja noin kymmenesosassa kaikista galakseista nämä supermassiiviset mustat aukot kasvavat edelleen nielemällä valtavia määriä kaasua ja pölyä ympäröivästä ympäristöstä.
Tässä prosessissa materiaali kuumenee ja muuttuu erittäin kirkkaaksi - siitä tulee energisimpia säteilylähteitä maailmankaikkeudessa, joita kutsutaan aktiivisiksi galaktisiksi ytimiksi (AGN).
Kuuma pöly muodostaa renkaan supermassiivisen mustan aukon ympärille ja säteilee infrapunasäteilyä, jota tutkijat käyttivät hallitsijana. Tämän renkaan näennäinen koko on kuitenkin niin pieni, että havainnot suoritettiin käyttämällä infrapunainterferometriaa W. Keck Observatoryn kahden 10-metrisen kaukoputken yhdistämiseksi 85 metrin kaukoputken erotuskyvyn saavuttamiseksi.
Pölyisen renkaan fyysisen koon mittaamiseksi tutkijat mittasivat aikaviivettä hyvin lähellä mustaa reikää olevan valon säteilyn ja infrapunasäteilyn välillä. Tämä viive on etäisyys, jonka valon on kuljettava (valon nopeudella) lähellä mustaa reikää kuumaan pölyyn.
Yhdistämällä tämä pölyrenkaan fyysinen koko näennäiseen kokoon, joka mitattiin Keck-interferometrin tiedoilla, tutkijat pystyivät määrittämään etäisyyden galaksiin NGC 4151.
Kuten tohtori Hoenig sanoi: ”Yksi tärkeimmistä havainnoista on, että tällä uudella tavalla määritetty etäisyys on melko tarkka - vain noin 10 prosentin epävarmuudella. Itse asiassa, jos NGC 4151: n nykyinen tulos pätee muihin kohteisiin, se voi potentiaalisesti lyödä mitä tahansa muita nykyisiä menetelmiä saavuttaaksesi saman tarkkuuden etäisyyksien määrittämiseksi etäisille galakseille suoraan yksinkertaisten geometristen periaatteiden perusteella. Lisäksi sitä voidaan helposti käyttää monissa muissakin lähteissä kuin nykyinen tarkin menetelmä. "
"Tällaiset etäisyydet ovat avainasemassa kosmologisten parametrien pudottamisessa, jotka ovat ominaisia universumillemme, tai mustien reikien massojen mittaamiseksi tarkasti", hän lisäsi. Itse asiassa NGC 4151 on tärkeä ankkuri erilaisten tekniikoiden kalibrointiin mustien reikien massojen arvioimiseksi. Uusi etäisyys tarkoittaa, että nämä massat ovat saattaneet aliarvioida järjestelmällisesti 40 prosenttia. "
Dr. Hoenig perustaa yhdessä kollegojensa kanssa Tanskassa ja Japanissa uuden ohjelman laajentaakseen heidän työtään moniin muihin AGN: iin. Tavoitteena on asettaa tarkat etäisyydet kymmeneen galakseihin tällä uudella tavalla ja käyttää niitä rajoittamaan kosmologisia parametrejä muutaman prosentin tarkkuudella. Yhdessä muiden mittausten kanssa tämä antaa paremman käsityksen maailmankaikkeuden laajenemishistoriasta.
Tutkimus julkaistiin keskiviikkona 26. marraskuuta lehden verkkolehdessä luonto.
