“Eye of Sauron” er et kaldenavn for et aktivt supermassivt sort hul i kernen i en fjern galakse. Forskere målte sin afstand til 62 millioner lysår.
"Eye of Sauron," et aktivt voksende supermassivt sort hul midt i galaksen kaldet NGC 4151. Læs mere om dette billede
Hvordan kender vi afstandene over rummet? Astronomer starter med en faktisk måling af stjerner i nærheden via stjerneparallax og bruger en springbrætmetode til at estimere de store afstande ud over de nærmeste stjerner. Det er imponerende, men metoden er fuld af guesstimater, og det er kendt, at kosmiske afstande er usikre. Nu siger forskere fra Niels Bohr-instituttet ved Københavns Universitet, at de har demonstreret det præcis afstande kan måles ved hjælp af supermassive sorte huller. Det videnskabelige tidsskrift Nature offentliggjorde deres resultater, som de annoncerede i dag (26. november 2014).
For at undersøge nytten af denne metode brugte forskerne den centrale region i en aktiv galakse kaldet NGC 4151. Dets centrale region er det berømte Eye of Sauron - ikke det fra Ringenes Herre, men et område af rummet sikkert som formidabelt: et supermassivt sort hul midt i NGC 4151, som vi - i vores store afstand over rummet - ser som stadig aktive. Med andre ord, i modsætning til det sovende supermassive sorte hul i midten af vores egen Mælkevej-galakse, er det supermassive sorte hul i NGC 4151 stadig accretes - eller akkumuleres - stof via gasskyer, der omgiver det. Forskerne siger, at det er denne proces med tilvækst der gør det muligt at måle afstanden til galaksen.
Darach Watson fra Dark Cosmology Center ved Niels Bohr Institute og studieleder Sebastian Hönig, der nu arbejder på University of Southampton i Storbritannien, arbejdede sammen for at opnå disse resultater. Watson forklarede:
Når gassen falder ind mod det sorte hul, opvarmes den og udsender ultraviolet stråling. Den ultraviolette stråling varmer en ring af støv, der kredser rundt om det sorte hul i en stor afstand, og dette opvarmer støvet, der får det til at udsende infrarød stråling.
Ved hjælp af teleskoper på Jorden kan vi nu måle tidsforsinkelsen mellem det ultraviolette lys fra det sorte hul og den efterfølgende infrarøde stråling, der udsendes fra støvskyen. Tidsforskellen er ca. 30 dage, og fordi vi kender lysets hastighed, kan vi beregne den reelle fysiske afstand mellem det sorte hul og det omringende støv.
Han sagde, at ved at kombinere lyset fra de to 10-meters Keck-teleskoper på Mauna Kea på Hawaii ved hjælp af en metode, der kaldes interferometri, kunne hans team få de to Keck-teleskoper til at fungere på en måde, der svarede til et teleskop med en perfekt 85- meter spejl. Ifølge deres pressemeddelelse gav det de to Keck-teleskoper:
... hundrede gange bedre opløsning end Hubble-rumteleskopet - og giver dem mulighed for at måle den vinkel, støvringen skaber på himlen, (ca. tolv millioner halvdel af en grad).
Derefter kombinerede forskerne data om støvringens vinkelstørrelse på himmelens kuppel med den fysiske størrelse på 30 lysdage for at finde afstanden til det supermassive sorte hul i NGC 4151. Watson sagde:
Vi beregner afstanden til 62 millioner lysår. De tidligere beregninger baseret på rødskift (en ændring i lysets bølgelængde på grund af objektets hastighed væk fra os) var mellem 13 millioner og 95 millioner lysår, så vi er gået fra en stor usikkerhed til nu at være i stand til at bestemme den nøjagtige afstand. Dette er meget vigtigt for astronomiske beregninger af kosmiske skalaafstande.
Her er hele galaksen NGC 4151. Den er placeret i retning mod det, vi ser som stjernebilledet Canes Venatici. Billede via David W. Hogg, Michael R. Blanton og Sloan Digital Sky Survey Collaboration.
Watson sagde, at han og Sebastian Hönig begge var
... begejstret med resultaterne.
Processen var næsten magisk. Det vigtigste ved måling af afstand er høj præcision - hvor nøjagtig metoden er. Vi vidste, at hvis vi kunne få usikkerheden ned til ca. 10 procent, ville den være betydelig, men vi havde ingen idé om, at det var muligt. Da vi først indså, at vi kunne udføre denne måling, vidste vi, at præcisionen for målingerne af vinkelstørrelsen ved hjælp af interferometri og den fysiske størrelse baseret på tidsforsinkelsen begge kun var ca. 30 procent. Normalt, når du kombinerer to sådanne tal, er nøjagtigheden af forholdet værre, så vi forventede en samlet nøjagtighed på 40 procent eller deromkring. Men det var ikke hvad der skete. Det viste sig, at den største usikkerhed i begge målinger var fordelingen af lysstyrken over støvringen. Og det var det samme i begge målinger, så da vi tog forholdet, forsvandt usikkerheden - simpelthen forsvandt. Sebastian Hönig kom, efter at have foretaget den første beregning, til mig og sagde: 'Du vil aldrig tro, hvad præcisionen er, gæt!' Normalt i videnskaben kæmper du så hårdt for at få noget til at passe eller arbejde ordentligt. Men som så ofte - meget sjældent, sker der noget magisk - det er som en gave, og alt falder bare på plads. Det er, hvad der skete her.
De to Keck-teleskoper på 10 meter (33 fod). Forskerne i det sorte hul brugte disse to teleskoper på en måde, der fik dem til at agere i lighed med et teleskop med et perfekt spejl på 85 meter i diameter. Billede via NASA / JPL
Nederste linje: Niels Bohr Institut ved Københavns Universitet siger, at de har demonstreret det præcis afstande kan måles ved hjælp af supermassive sorte huller. De brugte det berømte “Eye of Sauron”, et aktivt supermassivt sort hul i kernen af en fjern galakse kaldet NGC 4151. Forskere målte det sorte huls afstand ved 62 millioner lysår.