Визначити відстань галактик від нашої Сонячної системи - справа хитра. У минулому цей процес спирався на пошук зірок в інших галактиках, абсолютний світловіддача яких була вимірюваною. Виміривши яскравість цих зірок, вчені змогли оглянути певні галактики, що лежать на відстані 300 мільйонів світлових років від нас.
Однак новий і більш точний метод був розроблений завдяки команді вчених під керівництвом доктора Себастьяна Хоніга з університету Саутгемптона. Аналогічно тому, що землевпорядники використовують тут, на Землі, вони вимірювали фізичне та кутове (або очевидний) розмір стандартної лінійки в галактиці для калібрування вимірювань відстані.
Геніг та його команда застосували цей метод в обсерваторії В. М. Кека, біля саміту Мауна-Кеа на Гаваях, щоб вперше точно визначити відстань до галактики NGC 4151 - інакше відомо астрономам як «Око Саурона». галактика NGC 4151, яку астрономи називають «оком Саурона» за схожість із зображенням Саурона в трилогії «Володар кілець», важлива для точного вимірювання мас чорних дір.
Нещодавно повідомлялося про відстані від 4 до 29 мегапарсеків, але, використовуючи цей новий метод, дослідники підрахували відстань у 19 мегапарсеків до надмасивної чорної діри.
Дійсно, як у відомій сазі, кільце відіграє вирішальну роль у цьому новому вимірюванні. Вчені зауважили, що всі великі галактики у Всесвіті мають у своєму центрі надмасивну чорну діру. І приблизно в десятій частині всіх галактик ці надмасивні чорні діри продовжують зростати, ковтаючи величезну кількість газу та пилу з навколишнього середовища.
У цьому процесі матеріал нагрівається і стає дуже яскравим - стаючи найенергетичнішими джерелами викидів у Всесвіті, відомими як активні галактичні ядра (АГН).
Гарячий пил утворює кільце навколо надмасивної чорної діри і випромінює інфрачервоне випромінювання, яке дослідники використовували як лінійку. Однак видимий розмір цього кільця настільки малий, що спостереження проводилися за допомогою інфрачервоної інтерферометрії для комбінування двомісних 10-метрових телескопів W. Keck Observatory для досягнення потужності роздільної здатності 85-метрового телескопа.
Для вимірювання фізичного розміру запиленого кільця дослідники вимірювали часову затримку між випромінюванням світла від дуже близької до чорної діри та інфрачервоним випромінюванням. Ця затримка - це відстань, яку повинен пройти світло (зі швидкістю світла) від близької до чорної діри назовні до гарячого пилу.
Поєднавши цей фізичний розмір пилового кільця з видимим розміром, виміряним за даними інтерферометра Кека, дослідники змогли визначити відстань до галактики NGC 4151.
Як сказав доктор Хеніг: "Одне з ключових висновків полягає в тому, що відстань, визначена цим новим способом, є досить точною - з невизначеністю лише на 10 відсотків. Насправді, якщо поточний результат для NGC 4151 має місце для інших об'єктів, він може потенційно обіграти будь-які інші поточні методи, щоб досягти такої ж точності, щоб визначити відстані для віддалених галактик безпосередньо на основі простих геометричних принципів. Більше того, його можна легко використовувати в багатьох інших джерелах, ніж найточніший метод. "
"Такі відстані є ключовими у визначенні космологічних параметрів, що характеризують наш Всесвіт, або для точного вимірювання маси чорних дір", - додав він. «Дійсно, NGC 4151 є важливим якорем для калібрування різних методів оцінки маси чорних дір. Наша нова відстань означає, що ці маси, можливо, систематично недооцінювались на 40 відсотків ».
Доктор Хоніг разом з колегами в Данії та Японії наразі розробляє нову програму для розширення своєї роботи на багато інших AGN. Мета полягає в тому, щоб встановити точні відстані до десятка галактик цим новим способом і використовувати їх для обмеження космологічних параметрів у межах кількох відсотків. У поєднанні з іншими вимірюваннями це забезпечить краще розуміння історії розширення нашого Всесвіту.
Дослідження було опубліковане в середу, 26 листопада, в інтернет-виданні журналу Природа.
