Det er en vanskelig forretning at bestemme afstanden til galakser fra vores solsystem. Tidligere var denne proces afhængig af at finde stjerner i andre galakser, hvis absolutte lysudbytte var målbar. Ved at måle lysernes stjerners lysstyrke har videnskabsmænd været i stand til at undersøge visse galakser, der ligger 300 millioner lysår fra os.
Imidlertid er der udviklet en ny og mere præcis metode takket være et team af videnskabsfolk ledet af Dr. Sebastian Hoenig fra University of Southampton. I lighed med hvad landmålerne bruger her på Jorden, målte de det fysiske og kantede (eller tilsyneladende) størrelse på en standard lineal i galaksen for at kalibrere afstandsmålinger.
Hoenig og hans team brugte denne metode på WM Keck-observatoriet, nær toppen af Mauna Kea på Hawaii, for nøjagtigt at bestemme afstanden til NGC 4151-galaksen - ellers kendt af astronomer som "Eye of Sauron". galaksen NGC 4151, der kaldes "Saurons øje" af astronomer for dens lighed med skildringen af Sauron i "The Lord of the Rings" -trilogien, er vigtig for nøjagtigt måling af sorte hulmasser.
For nylig rapporterede afstande spænder fra 4 til 29 megaparsec, men ved hjælp af denne nye metode beregnet forskerne en afstand på 19 megaparsec til det supermassive sorte hul.
Som i den berømte saga spiller en ring en afgørende rolle i denne nye måling. Forskere har observeret, at alle store galakser i universet har et supermassivt sort hul i deres centrum. Og i cirka en tiendedel af alle galakser vokser disse supermassive sorte huller ved at sluge enorme mængder gas og støv fra deres omgivelser.
I denne proces opvarmes materialet og bliver meget lyst - og bliver de mest energiske emissionskilder i universet kendt som aktive galaktiske kerner (AGN).
Det varme støv danner en ring omkring det supermassive sorte hul og udsender infrarød stråling, som forskerne brugte som lineal. Imidlertid er den tilsyneladende størrelse på denne ring så lille, at observationerne blev udført ved hjælp af infrarød interferometri for at kombinere W. Keck Observatoriums to-meter-teleskop på 10 meter for at opnå opløsningsstyrken for et 85 m-teleskop.
For at måle den fysiske størrelse af den støvede ring målte forskerne tidsforsinkelsen mellem lysemissionen fra meget tæt på det sorte hul og den infrarøde emission. Denne forsinkelse er afstanden, som lyset skal køre (ved lysets hastighed) fra tæt på det sorte hul ud til det varme støv.
Ved at kombinere denne fysiske størrelse af støvringen med den tilsyneladende størrelse målt med dataene fra Keck-interferometer, var forskerne i stand til at bestemme afstanden til galaksen NGC 4151.
Som Dr. Hoenig sagde: ”En af de vigtigste konklusioner er, at afstanden bestemt på denne nye måde er ret præcis - med kun ca. 10 pct. Usikkerhed. Faktisk, hvis det aktuelle resultat for NGC 4151 gælder for andre objekter, kan det potentielt slå enhver anden strømmetode for at nå den samme præcision for at bestemme afstande for fjerngalakser direkte baseret på enkle geometriske principper. Desuden kan det let bruges på mange flere kilder end den nuværende mest præcise metode. ”
”Sådanne afstande er nøglen til at fastlægge de kosmologiske parametre, der kendetegner vores univers eller til nøjagtigt måling af sorte hulmasser,” tilføjede han. ”Faktisk er NGC 4151 et afgørende anker til kalibrering af forskellige teknikker til beregning af sorte hulmasser. Vores nye afstand indebærer, at disse masser måske er blevet systematisk undervurderet med 40 procent. ”
Dr. Hoenig er sammen med kolleger i Danmark og Japan i øjeblikket ved at oprette et nyt program for at udvide deres arbejde til mange flere AGN. Målet er at etablere nøjagtige afstande til et dusin galakser på denne nye måde og bruge dem til at begrænse kosmologiske parametre til inden for få procent. I kombination med andre målinger vil dette give en bedre forståelse af historien om udvidelse af vores univers.
Forskningen blev offentliggjort onsdag den 26. november i onlineudgaven af tidsskriftet Natur.
