Stanovení vzdálenosti galaxií od naší sluneční soustavy je složitá věc. V minulosti se tento proces spoléhal na nalezení hvězd v jiných galaxiích, jejichž absolutní světelný výkon byl měřitelný. Měřením jasu těchto hvězd dokázali vědci zjišťovat určité galaxie, které leží 300 miliónů světelných let od nás.
Nová a přesnější metoda však byla vyvinuta díky týmu vědců pod vedením Dr. Sebastiana Hoeniga z University of Southampton. Podobně jako zeměměřičové, kteří zde používají na Zemi, měřili fyzický a úhlový (nebo zdánlivý) velikost standardního pravítka v galaxii pro kalibraci měření vzdálenosti.
Hoenig a jeho tým použili tuto metodu na observatoři WM Keck poblíž summitu Mauna Kea na Havaji, aby poprvé přesně určili vzdálenost k galaxii NGC 4151 - jinak astronomům známá jako „Eye of Sauron“. galaxie NGC 4151, kterou astronomové nazývají „sauronským okem“ pro její podobnost se zobrazením Saurona v trilogii „Pán prstenů“, je důležitá pro přesné měření hmotností černých děr.
Nedávno hlášené vzdálenosti se pohybují od 4 do 29 megaparsec, ale pomocí této nové metody vědci vypočítali vzdálenost 19 megaparsek k supermasivní černé díře.
Stejně jako v proslulé ságy hraje prsten v tomto novém měření klíčovou roli. Vědci pozorovali, že všechny velké galaxie ve vesmíru mají ve svém středu superhmotnou černou díru. A asi v jedné desetině všech galaxií tyto superhmotné černé díry stále rostou tím, že polykají obrovské množství plynu a prachu z okolního prostředí.
V tomto procesu se materiál zahřívá a stává se velmi jasným - stává se nejenergičtějším zdrojem emisí ve vesmíru známým jako aktivní galaktická jádra (AGN).
Horký prach tvoří kruh kolem supermasivní černé díry a emituje infračervené záření, které vědci použili jako pravítko. Zdánlivá velikost tohoto prstence je však tak malá, že pozorování bylo provedeno pomocí infračervené interferometrie, aby se kombinovaly dvojče 10 metrů dalekohledu W. Keck Observatory, aby se dosáhlo rozlišovací schopnosti dalekohledu 85 metrů.
Pro měření fyzické velikosti prašného prstence vědci měřili časové zpoždění mezi emisemi světla od velmi blízko k černé díře a infračervenými emisemi. Toto zpoždění je vzdálenost, kterou musí světlo ujet (rychlostí světla) od blízkosti černé díry ven k horkému prachu.
Kombinací této fyzické velikosti prachového prstence se zdánlivou velikostí měřenou s údaji z Keckova interferometru byli vědci schopni určit vzdálenost k galaxii NGC 4151.
Jak řekl Dr. Hoenig: „Jedním z klíčových zjištění je, že vzdálenost určená tímto novým způsobem je poměrně přesná - s nejistotou pouze 10%. Ve skutečnosti, pokud aktuální výsledek pro NGC 4151 platí pro jiné objekty, může potenciálně porazit jakékoli jiné současné metody, aby dosáhl stejné přesnosti a určil vzdálenosti pro vzdálené galaxie přímo na základě jednoduchých geometrických principů. Navíc může být snadno použit na mnohem více zdrojích než současná nejpřesnější metoda. “
"Takové vzdálenosti jsou klíčové pro upřesnění kosmologických parametrů, které charakterizují náš vesmír, nebo pro přesné měření hmotností černých děr," dodal. „NGC 4151 je rozhodující kotva pro kalibraci různých technik pro odhad hmotností černých děr. Naše nová vzdálenost znamená, že tyto masy mohly být systematicky podceňovány o 40 procent. “
Dr. Hoenig společně s kolegy v Dánsku a Japonsku v současné době připravuje nový program, který rozšíří jejich práci na mnoho dalších AGN. Cílem je stanovit přesné vzdálenosti k tuctu galaxií tímto novým způsobem a použít je k omezení kosmologických parametrů s přesností na několik procent. V kombinaci s jinými měřeními to poskytne lepší pochopení historie expanze našeho vesmíru.
Průzkum byl publikován ve středu 26. listopadu v online vydání časopisu Příroda.
