• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Quasars som de nya kosmiska standardljusen

    Kvasaren 3C 273 med dess jet, som ses av Chandra X-ray Observatory. Astronomer har funnit att röntgen- och ultraviolettljusstyrkorna hos kvasarer är så nära korrelerade, även för kvasarer på stora kosmologiska avstånd, att kvasarer kan användas som nya "standardljus" för att hjälpa till att bestämma kosmiska avstånd och undersöka andra fundamentala kosmologiska parametrar. Kredit:Chandra X-ray Observatory

    1929, Edwin Hubble publicerade observationer att galaxernas avstånd och hastigheter är korrelerade, med avstånden bestämda med hjälp av deras Cepheidstjärnor. Harvard-astronomen Henrietta Swan Leavitt hade upptäckt att en cepheidstjärna varierar periodvis med en period som är relaterad till dess inneboende ljusstyrka. Hon kalibrerade effekten, och när Hubble jämförde de beräknade värdena med hans observerade ljusstyrka kunde han bestämma deras avstånd. Men även idag kan bara Cepheidstjärnor i relativt närliggande galaxer studeras på detta sätt. För att utöka avståndsskalan tillbaka till tidigare tider i kosmisk historia, astronomer har använt supernovor (SN) - de explosiva dödsfallen för massiva stjärnor - som kan ses på mycket större avstånd. Genom att jämföra den observerade ljusstyrkan för en SN med dess inneboende ljusstyrka, baserat på dess klassificering, astronomer kan bestämma dess avstånd; jämför det med värdgalaxens hastighet (dess rödförskjutning, mätt spektroskopiskt) ger "Hubble-relationen" som relaterar galaxens hastighet till dess avstånd. De mest pålitliga supernovorna för detta ändamål, på grund av deras kosmiska enhetlighet, är så kallade "Typ Ia" supernovor, som tros vara "standardljus, " alla har samma inneboende ljusstyrka. Men även SN blir svårare att studera på detta sätt eftersom de ligger längre bort; hittills är den mest avlägsna Typ Ia SN med en tillförlitlig hastighetsbestämning från en epok cirka 3 miljarder år efter big bang.

    CfA-astronomerna Susanna Bisogni, Francesca Civano, Martin Elvis och Pepi Fabbiano och deras kollegor föreslår att man använder kvasarer som ett nytt standardljus. De mest avlägsna kända kvasarerna har upptäckts från en era endast omkring sjuhundra miljoner år efter den stora smällen, dramatiskt utöka utbudet av standardljusrödförskjutningar. En annan fördel med kvasarer är att hundratusentals av dem har upptäckts under de senaste åren. Inte minst, de fysiska processerna i kvasarer skiljer sig från de i SN, tillhandahåller helt oberoende mätningar av kosmologiska parametrar.

    Det nya schemat som föreslagits av astronomerna bygger på deras upptäckt att röntgenstrålning och ultraviolett strålning i kvasarer är nära korrelerade. I hjärtat av en kvasar finns ett supermassivt svart hål omgivet av en mycket het skiva av anhopande material som avger i ultraviolett ljus. Skivan i sin tur är omgiven av het gas med elektroner som rör sig med hastigheter nära ljusets, och när ultravioletta fotoner möter dessa elektroner förstärks deras energi till röntgenstrålningen. Laget, bygger på sina tidigare metoder, analyserade röntgenmätningar av 2332 avlägsna kvasarer i den nya Chandra Source Catalog och jämförde dem med ultravioletta resultat från Sloan Digital Sky Survey. De fann att den snäva korrelationen som redan finns mellan den ultravioletta och röntgenljusstyrkan hos lokala kvasarer fortsätter i avlägsna kvasarer, tillbaka över 85% av universums ålder, bli ännu stramare vid tidigare tidpunkter. Innebörden är att dessa två storheter kan bestämma avståndet för varje kvasar, och dessa avstånd kan sedan användas för att testa kosmologiska modeller. Om resultaten bekräftas, de kommer att förse astronomer med ett dramatiskt nytt verktyg för att mäta egenskaperna hos det utvecklande universum.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com