Astronomer upptäcker nytt standardljus

Ett av de svåraste problemen inom astronomi är måttet på avstånd.

I teorin ska avståndet vara enkelt att träna. Om du känner till ett objekts inneboende ljusstyrka, kommer ett enkelt mått på dess skenbara ljusstyrka att berätta hur långt bort det är (eftersom ljusstyrkan faller som en omvänd kvadrat på dess avstånd).

Så inom astronomi är problemet med avstånd intimt kopplat till problemet med att känna till ett objekts inneboende ljusstyrka.

Men det är svårt. Det finns helt enkelt inget sätt att avgöra den inneboende ljusstyrkan för de flesta stjärnor och galaxer och så inget sätt att räkna ut deras avstånd.

Astronomer har dock hittat ett par undantag. Den ena är variabeln Cepheid, en stjärna vars ljusstyrka är kopplad till den hastighet med vilken dess ljusstyrka pulserar. Så om du känner till pulseringsperioden kan du räkna ut den inneboende ljusstyrkan.

En annan är supernova typ 1a, som alla exploderar med ungefär samma massa och därför har samma inneboende ljusstyrka.

Dessa så kallade standardljus är linjalerna som astronomer använder för att mäta avstånd i universum. Som sådana är de oerhört värdefulla.

Idag säger Darach Watson vid Dark Cosmology Center vid Köpenhamns universitet i Danmark och några kompisar att de har kommit på en helt ny typ av standardljus som mäter avståndet till aktiva galaktiska kärnor.

Aktiva galaktiska kärnor är galaxer med ett centralt supermassivt svart hål som avger intensiv strålning. När denna strålning träffar närliggande gasmoln, joniserar den dem och får dem att avge ett eget karakteristiskt ljus.

Under de senaste åren har astronomer funnit att de kan se både utsläppen från det supermassiva svarta hålet och utsläppen från gasmolnen. Dessa är uppenbarligen relaterade men tiden det tar för strålning att nå molnet innebär att förändringar här släpar efter dem i det supermassiva svarta hålet.

Denna fördröjning, som kan mätas med en teknik som kallas efterklangsmapping, är då ett tydligt mått på molnets radie.

Men eftersom flödet av strålningen från det svarta hålet sjunker som en omvänd kvadratisk lag, beror ljusstyrkan hos dessa moln också på deras radie.

Så ett bra mått på deras radie ger också en indikation på deras inneboende ljusstyrka.

Nu har Watson och co använt denna teknik för att mäta avståndet till 38 aktiva galaktiska kärnor på avstånd upp till z=4. Det är betydligt längre än vad som är möjligt med supernova av typ 1a, vars avstånd inte kan mätas exakt bortom z=1,7.

Att säga att detta är intressant är milt uttryckt. När Cepheidvariabler identifierades som standardljus i början av 1900-talet använde Edwin Hubble dem för att visa att universum expanderade.

När supernovor av typ 1a identifierades som standardljus i början av 1990-talet använde astronomer dem för att upptäcka att universums expansion accelererar.

Så hur ser utsikterna ut för denna nya metod? Aktiva galaktiska kärnor är bland de ljusaste objekten i universum. Astronomer kan se dem på avstånd på upp till cirka z=7, vilket motsvarar bara 750 miljoner år efter Big Bang.

Ett korrekt sätt att bestämma deras avstånd kommer säkerligen att ha djupgående konsekvenser.

Ref: arxiv.org/abs/1109.4632 : En ny kosmologisk avståndsmätning med AGN

Dölj