Квазары — новые космические стандартные свечи

Она откалибровала эффект, и когда Хаббл сравнил эти рассчитанные значения с наблюдаемой им светимостью, он смог определить их расстояния.

Но даже сегодня таким способом можно изучать только звезды-цефеиды в относительно близких галактиках. Чтобы расширить шкалу расстояний до более ранних времен космической истории, астрономы использовали сверхновые (СН) — взрывные смерти массивных звезд, которые можно увидеть на гораздо больших расстояниях.

Сравнивая наблюдаемую яркость сверхновой с ее внутренней яркостью, на основе ее классификации астрономы могут определить расстояние до нее; сравнение этого со скоростью родительской галактики (ее красное смещение, измеренное спектроскопически) дает «соотношение Хаббла», связывающее скорость галактики с ее расстоянием.

Наиболее надежными для этой цели сверхновыми из-за их космической однородности являются так называемые сверхновые «типа Ia», которые считаются «стандартными свечами» с одинаковой внутренней яркостью. Однако даже SN становится труднее изучать таким образом, чем дальше они находятся; На сегодняшний день самая далекая сверхновая типа Ia с надежным определением скорости датируется эпохой примерно через 3 миллиарда лет после Большого взрыва.

CfA астрономы Сусанна Бизони, Франческа Чивано, Мартин Элвис и Пепи Фаббиано и их коллеги предлагают использовать квазары в качестве новой стандартной свечи. Самые далекие из известных квазаров были обнаружены всего через семьсот миллионов лет после Большого взрыва, что резко расширило диапазон стандартных красных смещений свечи. Еще одно преимущество квазаров в том, что за последние несколько лет их обнаружили сотни тысяч. Не в последнюю очередь, физические процессы в квазарах отличаются от процессов в SN, обеспечивая полностью независимые измерения космологических параметров.

Новая схема, предложенная астрономами, основана на их открытии, что рентгеновское и ультрафиолетовое излучение в квазарах тесно коррелировано. В основе квазара лежит сверхмассивная черная дыра, окруженная очень горячим диском аккрецирующего материала, излучающего в ультрафиолете.

Диск, в свою очередь, окружен горячим газом с электронами, движущимися со скоростью, близкой к скорости света, и когда ультрафиолетовые фотоны сталкиваются с этими электронами, их энергия увеличивается до рентгеновских лучей.

Команда, опираясь на свои предыдущие методы, проанализировала рентгеновские измерения 2332 далеких квазаров в новом каталоге источников Chandra и сравнила их с результатами ультрафиолетового излучения Sloan Digital Sky Survey. Они обнаружили, что уже известная тесная корреляция между ультрафиолетовой и рентгеновской светимостью локальных квазаров продолжается в далеких квазарах, возраст которых превышает 85% возраста Вселенной, а в более ранние времена становится еще более тесной.

Подразумевается, что эти две величины могут определять расстояние до каждого квазара, а затем эти расстояния можно использовать для проверки космологических моделей. Если результаты подтвердятся, они предоставят астрономам новый потрясающий инструмент для измерения свойств развивающейся Вселенной.