Určenie vzdialenosti galaxií od našej slnečnej sústavy je zložitá vec. V minulosti sa tento proces spoliehal na nájdenie hviezd v iných galaxiách, ktorých absolútny svetelný výkon bol merateľný. Meraním jasu týchto hviezd vedci dokázali zistiť určité galaxie, ktoré od nás ležia 300 miliónov svetelných rokov.
Nová a presnejšia metóda sa však vyvinula vďaka tímu vedcov pod vedením Dr. Sebastiana Hoeniga z University of Southampton. Podobne ako to, čo tu používajú geodeti na Zemi, zmerali fyzické a uhlové (alebo zdanlivý) veľkosť štandardného pravítka v galaxii na kalibráciu meraní vzdialenosti.
Hoenig a jeho tím použili túto metódu na observatóriu WM Keck neďaleko summitu Mauna Kea na Havaji, aby prvýkrát presne určili vzdialenosť k galaxii NGC 4151 - inak astronómom známa ako „Eye of Sauron“. galaxia NGC 4151, ktorú astronómovia nazývajú „sauronským okom“ pre jej podobnosť so zobrazením Saurona v trilógii „Pán prsteňov“, je dôležitá pre presné meranie hmotností čiernych dier.
Nedávno hlásené vzdialenosti sa pohybujú od 4 do 29 megaparsec, ale pomocou tejto novej metódy vedci vypočítali vzdialenosť 19 megaparsec k supermasívnej čiernej diere.
Rovnako ako v známej ságy, prsteň v tomto novom meraní zohráva zásadnú úlohu. Vedci zistili, že všetky veľké galaxie vo vesmíre majú v strede supermasívnu čiernu dieru. A asi v desatine všetkých galaxií tieto superhmotné čierne diery naďalej rastú prehĺtaním obrovského množstva plynu a prachu z okolitého prostredia.
V tomto procese sa materiál zahrieva a stáva sa veľmi svetlým - stáva sa najenergetickejším zdrojom emisií vo vesmíre známom ako aktívne galaktické jadrá (AGN).
Horúci prach vytvára prsteň okolo supermasívnej čiernej diery a vyžaruje infračervené žiarenie, ktoré vedci používali ako pravítko. Zdanlivá veľkosť tohto prstenca je však taká malá, že pozorovania sa uskutočňovali pomocou infračervenej interferometrie, aby sa skombinovali dvojité 10 metrové ďalekohľady observatória W. Kecka, aby sa dosiahla rozlišovacia schopnosť 85m ďalekohľadu.
Na meranie fyzickej veľkosti zaprášeného prstenca merali vedci časové oneskorenie medzi emisiou svetla od veľmi blízko k čiernej diere a infračervenou emisiou. Toto oneskorenie je vzdialenosť, ktorú musí svetlo prejsť (pri rýchlosti svetla) od čiernej diery po horúci prach.
Kombináciou tejto fyzikálnej veľkosti prachového prstenca so zdanlivou veľkosťou nameranou s údajmi z Keckovho interferometra boli vedci schopní určiť vzdialenosť k galaxii NGC 4151.
Ako povedal Dr. Hoenig: „Jedným z kľúčových zistení je, že vzdialenosť stanovená týmto novým spôsobom je celkom presná - s neistotou len asi 10 percent. V skutočnosti, ak aktuálny výsledok pre NGC 4151 platí pre iné objekty, môže potenciálne prekonať akékoľvek iné súčasné metódy, aby dosiahol rovnakú presnosť a určil vzdialenosti vzdialených galaxií priamo na základe jednoduchých geometrických princípov. Okrem toho sa dá ľahko použiť na omnoho viac zdrojoch ako súčasná najpresnejšia metóda. “
„Takéto vzdialenosti sú kľúčové pri určovaní kozmologických parametrov, ktoré charakterizujú náš vesmír, alebo pri presnom meraní hmotností čiernych dier,“ dodal. „NGC 4151 je skutočne rozhodujúcou kotvou na kalibráciu rôznych techník na odhadovanie hmotnosti čiernych dier. Naša nová vzdialenosť znamená, že tieto masy mohli byť systematicky podceňované o 40 percent. “
Hoenig spolu s kolegami v Dánsku a Japonsku v súčasnosti pripravuje nový program na rozšírenie svojej práce na mnoho ďalších AGN. Cieľom je stanoviť presné vzdialenosti tuctu galaxií týmto novým spôsobom a použiť ich na obmedzenie kozmologických parametrov s presnosťou na niekoľko percent. V kombinácii s inými meraniami to poskytne lepšie pochopenie histórie rozširovania nášho vesmíru.
Výskum bol publikovaný v stredu 26. novembra v online vydaní časopisu príroda.
