Квазари у якості стандартних космічних свічок

Астрономи виявили тісну кореляцію між рентгенівським та ультрафіолетовим випромінюваннями у квазарах, і пропонують використовувати їх для визначення космічних відстаней.

Про це розповідають у Гарвард-Смітсонівському Центрі астрофізики (CfA).

У 1929 році Едвін Хаббл опублікував спостереження про наявність кореляції між відстанню та швидкістю галактик, при чому відстані визначаються за допомогою їхніх зірок-цефеїд. Гарвардський астроном Генрієтта Сван Левітт виявила, що цефеїда періодично змінюється з періодом, який пов’язаний з притаманною їй світністю. Вона відкалібрувала ефект, і коли Хаббл порівняв ці розрахункові значення зі спостережуваними світностями, він зміг визначити їх відстані.

Але навіть сьогодні таким чином можна визначити тільки цефеїди у відносно близьких галактиках. Щоб розширити шкалу відстаней до більш ранніх часів космічної історії, астрономи використали наднові (SN) — вибухові смерті масивних зірок — які можна спостерігати на набагато більших відстанях.

Порівнюючи спостережувану яскравість SN з притаманною їй яскравістю, ґрунтуючись на її класифікації, астрономи можуть визначити відстань до неї; порівнюючи це зі швидкістю галактики-господаря (її червоним зсувом, виміряним спектроскопічно), можна отримати "відношення Хаббла", що пов’язує швидкість галактики до її відстані. Найнадійнішими надновими для цих цілей через їх космічну однорідність є так звані наднові типу "Ia", які вважаються "стандартними свічками", і всі вони мають однакову притаманну яскравість.

Однак навіть SN стає все важче вивчати таким чином у міру їх віддалення від нас; на сьогодні найдальшою SN типу Ia з надійним визначенням швидкості датується епохою приблизно через 3 мільярди років після Великого вибуху.

Астрономи CfA Сусанна Бісоньї, Франческа Сівано, Мартін Елвіс та Пепі Фаббіано разом з колегами пропонують використовувати квазари у якості нових стандартних свічок.

Найдальші відомі квазари були помічені з епохи лише приблизно через сімсот мільйонів років після Великого вибуху, що значно розширює діапазон червоних зміщень стандартних свічок. Ще однією перевагою квазарів є те, що за останні кілька років їх було відкрито сотні тисяч. Не менш важливо, що фізичні процеси у квазарах відрізняються від процесів у SN, що надає абсолютно незалежні виміри космологічних параметрів.

Новини за подібною темою:

		«Евклід» виявив найдавніші квазари Всесвіту
		Виявлено надмасивну чорну діру, яка надзвичайно швидко зростає, "порушуючи правила"
		"Габбл" показав квазар у небачених раніше деталях

Нова схема, запропонована астрономами, спирається на їх відкриття про наявність тісної кореляції між рентгенівським та ультрафіолетовим випромінюваннями у квазарах.

У серці квазара знаходиться надмасивна чорна діра, оточена дуже гарячим диском з матеріалом, що акреціює та випромінює в ультрафіолеті. Диск, своєю чергою, оточений гарячим газом, електрони якого рухаються зі швидкістю, близькою до швидкості світла, і коли ультрафіолетові фотони стикаються з цими електронами, їхня енергія збільшується до рентгенівського випромінювання.

Команда, спираючись на свої попередні методи, проаналізувала рентгенівські вимірювання 2332 віддалених квазарів у новому Каталозі джерел Чандри та порівняла їх з ультрафіолетовими результатами дослідження “Слоанівський цифровий огляд неба”.

Вони виявили, що вже відома тісна кореляція між ультрафіолетовою та рентгенівською світностями локальних квазарів зберігається у далеких квазарах, протягом 85% віку Всесвіту, і стає все більш тісною у більш ранні часи. Звідси випливає, що ці дві величини можуть визначати відстань до кожного квазара, і ці відстані потім можуть бути використані для перевірки космологічних моделей.

Якщо результати будуть підтверджені, вони нададуть астрономам новий драматичний інструмент, за допомогою якого можна буде виміряти властивості Всесвіту, що еволюціонує.

Дослідження доступне на сервері препринтів arXiv.org.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.

• Квазари