4501
Астрономам стало простіше й точніше вимірювати відстані між парами квазарів — надзвичайно яскравих ядер галактик, що перебувають у процесі злиття. Команда з Університету Альберти запропонувала новий підхід, який суттєво зменшує невизначеність під час оцінки швидкості розширення Всесвіту. Про роботу розповідає матеріал видання Universe Today.
Квазари (quasi-stellar objects), що живляться надмасивними чорними дірами в центрах галактик, є одними з найпотужніших і найстійкіших джерел випромінювання у Всесвіті. Акреційні диски та струмені поблизу чорних дір настільки яскраві, що тимчасово «перекривають» світло всіх зір у галактичному диску. Під час злиття галактик їхні центральні області теж зливаються, утворюючи ще масивніші чорні діри.
Чому важко виміряти відстань між подвійними квазарами
Щоб оцінити швидкість розширення космосу, астрономи спираються на зв’язок між відстанню до об’єкта та його швидкістю віддалення, яку визначають за червоним зміщенням. Зазвичай для цього вимірюють спектр світла від газових хмар у галактиках.
Однак із парами квазарів це працює гірше. Активні надмасивні чорні діри можуть виштовхувати газ назовні з такими швидкостями, що виміряне червоне зміщення вже не відповідає реальній швидкості руху всієї галактики. Це призводить до «проблеми глибини» вздовж променя зору: на небі пара квазарів виглядає дуже близько один до одного, але їхня справжня відстань уздовж нашої лінії зору може бути визначена з великою похибкою — до десяти мільйонів світлових років.
За словами керівника дослідження, доцента астрофізики Хуанціна Ченя (Huanqing Chen), можливість точно знати фізичну відстань між квазарами важлива для оцінки того, скільки часу потрібно їхнім галактикам, щоб остаточно злитись.
Ефект близькості квазара як новий «вимірювач»
У своїй роботі команда Ченя випробувала інший підхід — так званий ефект близькості квазара (Quasar Proximity Effect, QPE. Він базується на вивченні ліній поглинання водню в газі навколо квазара, який нагрітий і підсвічений його власним випромінюванням.
У спектрі квазара ця зона проявляється особливо: нагрітий газ стає прозорим, тому певний діапазон виглядає як «просвіт». Використовуючи моделювання та спеціальні алгоритми, дослідники застосували цей ефект, щоб оцінити відстань між двома квазарами в парі.
Чень порівнює це з двома лампочками. Якщо вони розташовані точно в одному місці, ми бачимо єдину яскраву ділянку. Якщо ж одну лампу зрушити вперед, з’являється друга яскрава пляма попереду; відстань між цими ділянками дозволяє судити, наскільки далеко одна лампочка від іншої. З квазарами прозорі «просвіти» в їхніх спектрах відіграють роль таких яскравих плям.
У кількадесят разів точніше за традиційні методи
Результати показали, що новий спосіб дає значно точніші оцінки відстані, ніж стандартні вимірювання на основі червоного зміщення. Якщо класичний підхід дає похибку на рівні десятків мільйонів світлових років, то метод, заснований на ефекті близькості квазара, дозволяє визначити відстань між двома квазарами з точністю до приблизно пів мільйона світлових років.
Поки що команда тестувала підхід на комп’ютерних симуляціях, але метод можна застосувати і до вже зібраних астрономічних даних про пари квазарів. Це важливо, оскільки повторні спостереження для уточнення відстаней можуть займати роки — і не завжди взагалі можливі.
Чень зазначає, що нова методика потенційно дозволяє визначати реальну відстань у парі квазарів без другої серії спостережень, що робить її особливо привабливою для подальшого вивчення.
Подальші кроки
Наступний етап роботи команди — перевірити, наскільки можна ще підвищити точність, використовуючи дрібніші, детальніші структури в реальних спектрах квазарів. Якщо метод виправдає себе на спостережних даних, астрономи отримають новий потужний інструмент для дослідження злиття галактик і точнішого вимірювання розширення Всесвіту.
Новий метод точніше вимірює відстань між парами квазарів з’явилася спочатку на Цікавості.
