Die Entfernung der Galaxien von unserem Sonnensystem zu bestimmen, ist eine schwierige Angelegenheit. In der Vergangenheit beruhte dieser Prozess darauf, Sterne in anderen Galaxien zu finden, deren absolute Lichtleistung messbar war. Durch die Messung der Helligkeit dieser Sterne konnten Wissenschaftler bestimmte Galaxien untersuchen, die 300 Millionen Lichtjahre von uns entfernt liegen.
Dank eines Wissenschaftlerteams unter der Leitung von Dr. Sebastian Hoenig von der University of Southampton wurde jedoch eine neue und genauere Methode entwickelt. Ähnlich wie Landvermesser hier auf der Erde messen, messen sie die physikalischen und eckigen (oder ersichtlich) Größe eines Standardlineals in der Galaxie zur Kalibrierung von Entfernungsmessungen.
Hoenig und sein Team verwendeten diese Methode am WM Keck Observatory in der Nähe des Gipfels von Mauna Kea in Hawaii, um zum ersten Mal die Entfernung zur NGC 4151-Galaxie genau zu bestimmen - die Astronomen auch als „Auge von Sauron“ bekannt Die Galaxie NGC 4151, die von Astronomen wegen ihrer Ähnlichkeit mit der Darstellung von Sauron in der Trilogie „Der Herr der Ringe“ als „Auge von Sauron“ bezeichnet wird, ist wichtig für die genaue Messung der Massen von Schwarzen Löchern.
Kürzlich berichtete Entfernungen reichen von 4 bis 29 Megaparsec, aber mit dieser neuen Methode berechneten die Forscher eine Entfernung von 19 Megaparsec zum supermassiven Schwarzen Loch.
Wie in der berühmten Saga spielt auch bei dieser neuen Messung ein Ring eine entscheidende Rolle. Wissenschaftler haben beobachtet, dass alle großen Galaxien im Universum ein supermassereiches Schwarzes Loch in ihrem Zentrum haben. Und in etwa einem Zehntel aller Galaxien wachsen diese supermassiven Schwarzen Löcher weiter, indem sie riesige Mengen an Gas und Staub aus ihrer Umgebung verschlucken.
In diesem Prozess erwärmt sich das Material und wird sehr hell - es wird zu den energetischsten Emissionsquellen im Universum, die als aktive galaktische Kerne (AGN) bekannt sind.
Der heiße Staub bildet einen Ring um das supermassereiche Schwarze Loch und sendet Infrarotstrahlung aus, die die Forscher als Lineal verwendeten. Die scheinbare Größe dieses Rings ist jedoch so gering, dass die Beobachtungen unter Verwendung von Infrarotinterferometrie durchgeführt wurden, um die beiden 10-Meter-Teleskope des W. Keck Observatory zu kombinieren und das Auflösungsvermögen eines 85-Meter-Teleskops zu erreichen.
Um die physikalische Größe des staubigen Rings zu messen, haben die Forscher die Zeitverzögerung zwischen der Emission von Licht aus der Nähe des Schwarzen Lochs und der Infrarotemission gemessen. Diese Verzögerung ist die Entfernung, die das Licht (mit Lichtgeschwindigkeit) von der Nähe des Schwarzen Lochs zum heißen Staub zurücklegen muss.
Durch Kombination dieser physikalischen Größe des Staubrings mit der scheinbaren Größe, die mit den Daten des Keck-Interferometers gemessen wurde, konnten die Forscher den Abstand zur Galaxie NGC 4151 bestimmen.
Dr. Hoenig sagte: „Eine der wichtigsten Erkenntnisse ist, dass der auf diese neue Weise ermittelte Abstand ziemlich genau ist - mit nur etwa 10 Prozent Unsicherheit. Wenn das aktuelle Ergebnis für NGC 4151 für andere Objekte gilt, kann es möglicherweise alle anderen aktuellen Methoden übertreffen, um die gleiche Genauigkeit zu erreichen und Entfernungen für entfernte Galaxien direkt auf der Grundlage einfacher geometrischer Prinzipien zu bestimmen. Darüber hinaus kann es problemlos für viel mehr Quellen verwendet werden als die derzeit genaueste Methode. “
"Solche Entfernungen sind der Schlüssel, um die kosmologischen Parameter festzulegen, die unser Universum charakterisieren, oder um die Massen von Schwarzen Löchern genau zu messen", fügte er hinzu. „In der Tat ist NGC 4151 ein entscheidender Anker für die Kalibrierung verschiedener Techniken zur Schätzung der Schwarzlochmassen. Unsere neue Distanz impliziert, dass diese Massen möglicherweise systematisch um 40 Prozent unterschätzt wurden. “
Dr. Hoenig arbeitet derzeit zusammen mit Kollegen in Dänemark und Japan an einem neuen Programm, um ihre Arbeit auf viele weitere AGN auszudehnen. Ziel ist es, auf diese neue Weise genaue Entfernungen zu einem Dutzend Galaxien zu ermitteln und damit die kosmologischen Parameter auf wenige Prozent zu beschränken. In Kombination mit anderen Messungen wird dies ein besseres Verständnis der Expansionsgeschichte unseres Universums liefern.
Die Studie wurde am Mittwoch, den 26. November in der Online-Ausgabe der Zeitschrift veröffentlicht Natur.
