Xác định khoảng cách của các thiên hà từ Hệ Mặt trời của chúng ta là một công việc khó khăn. Trước đây, quá trình này dựa vào việc tìm kiếm các ngôi sao trong các thiên hà khác có lượng ánh sáng tuyệt đối có thể đo được. Bằng cách đo độ sáng của những ngôi sao này, các nhà khoa học đã có thể khảo sát một số thiên hà nằm cách chúng ta 300 triệu năm ánh sáng.
Tuy nhiên, một phương pháp mới và chính xác hơn đã được phát triển, nhờ vào một nhóm các nhà khoa học do Tiến sĩ Sebastian Hoenig từ Đại học Southampton dẫn đầu. Tương tự như những gì các nhà khảo sát đất sử dụng ở đây trên Trái đất, họ đã đo vật lý và góc (hoặc rõ ràng) kích thước của một thước đo tiêu chuẩn trong thiên hà để hiệu chỉnh các phép đo khoảng cách.
Hoenig và nhóm của ông đã sử dụng phương pháp này tại Đài thiên văn WM Keck, gần đỉnh Mauna Kea ở Hawaii, để xác định chính xác lần đầu tiên khoảng cách đến thiên hà NGC 4151 - còn được các nhà thiên văn học gọi là Mắt của Sauron. thiên hà NGC 4151, được các nhà thiên văn học mệnh danh là Con mắt của Sauron vì sự tương đồng với mô tả của Sauron trong bộ ba Chúa tể của Nhẫn Nhẫn, rất quan trọng để đo chính xác khối lượng lỗ đen.
Gần đây báo cáo khoảng cách dao động từ 4 đến 29 megapixel, nhưng sử dụng phương pháp mới này, các nhà nghiên cứu đã tính toán khoảng cách 19 megapixel đến lỗ đen siêu lớn.
Thật vậy, như trong truyện cổ tích nổi tiếng, một chiếc nhẫn đóng vai trò quan trọng trong phép đo mới này. Các nhà khoa học đã quan sát thấy rằng tất cả các thiên hà lớn trong vũ trụ đều có một lỗ đen siêu lớn ở trung tâm của chúng. Và trong khoảng một phần mười của tất cả các thiên hà, những lỗ đen siêu lớn này tiếp tục phát triển bằng cách nuốt một lượng lớn khí và bụi từ môi trường xung quanh.
Trong quá trình này, vật chất nóng lên và trở nên rất sáng - trở thành nguồn phát xạ năng lượng mạnh nhất trong vũ trụ được gọi là hạt nhân thiên hà hoạt động (AGN).
Bụi nóng tạo thành một vòng bao quanh lỗ đen siêu lớn và phát ra bức xạ hồng ngoại, mà các nhà nghiên cứu sử dụng làm thước kẻ. Tuy nhiên, kích thước rõ ràng của chiếc nhẫn này nhỏ đến mức các quan sát được thực hiện bằng phương pháp giao thoa hồng ngoại để kết hợp với kính viễn vọng đôi 10 mét của Đài quan sát W. Keck, để đạt được khả năng phân giải của kính viễn vọng 85m.
Để đo kích thước vật lý của vòng bụi, các nhà nghiên cứu đã đo độ trễ thời gian giữa sự phát xạ ánh sáng từ rất gần lỗ đen và phát xạ hồng ngoại. Độ trễ này là khoảng cách ánh sáng phải đi (ở tốc độ ánh sáng) từ gần lỗ đen ra ngoài bụi nóng.
Bằng cách kết hợp kích thước vật lý này của vòng bụi với kích thước biểu kiến được đo bằng dữ liệu từ giao thoa kế Keck, các nhà nghiên cứu đã có thể xác định khoảng cách đến thiên hà NGC 4151.
Như Tiến sĩ Hoenig đã nói: Một trong những phát hiện quan trọng là khoảng cách được xác định theo kiểu mới này khá chính xác - chỉ với khoảng 10% không chắc chắn. Trên thực tế, nếu kết quả hiện tại cho NGC 4151 giữ cho các đối tượng khác, nó có khả năng đánh bại bất kỳ phương pháp hiện tại nào khác để đạt được độ chính xác tương tự để xác định khoảng cách cho các thiên hà từ xa dựa trên các nguyên tắc hình học đơn giản. Hơn nữa, nó có thể dễ dàng được sử dụng trên nhiều nguồn hơn so với phương pháp chính xác nhất hiện nay.
Khoảng cách như vậy là chìa khóa trong việc xác định các thông số vũ trụ đặc trưng cho vũ trụ của chúng ta hoặc để đo chính xác khối lượng lỗ đen, ông nói thêm. Thật vậy, NGC 4151 là một mỏ neo quan trọng để hiệu chỉnh các kỹ thuật khác nhau để ước tính khối lượng lỗ đen. Khoảng cách mới của chúng tôi ngụ ý rằng những khối lượng này có thể đã bị đánh giá thấp một cách có hệ thống tới 40%.
Tiến sĩ Hoenig, cùng với các đồng nghiệp ở Đan Mạch và Nhật Bản, hiện đang thiết lập một chương trình mới để mở rộng công việc của họ tới nhiều AGN hơn. Mục tiêu là thiết lập khoảng cách chính xác đến hàng tá thiên hà theo cách mới này và sử dụng chúng để hạn chế các tham số vũ trụ trong phạm vi vài phần trăm. Kết hợp với các phép đo khác, điều này sẽ cung cấp một sự hiểu biết tốt hơn về lịch sử mở rộng vũ trụ của chúng ta.
Nghiên cứu được công bố vào thứ Tư, ngày 26 tháng 11 trong ấn bản trực tuyến của tạp chí Thiên nhiên.
