إن تحديد مسافة المجرات من نظامنا الشمسي هو عمل صعب. في الماضي ، كانت هذه العملية تعتمد على إيجاد النجوم في المجرات الأخرى التي كان ناتج الضوء المطلق فيها قابلاً للقياس. من خلال قياس سطوع هذه النجوم ، تمكن العلماء من مسح بعض المجرات التي تقع على بعد 300 مليون سنة ضوئية منا.
ومع ذلك ، تم تطوير طريقة جديدة وأكثر دقة ، بفضل فريق من العلماء بقيادة الدكتور سيباستيان هونيج من جامعة ساوثامبتون. على غرار ما يستخدمه مساحو الأرض هنا على الأرض ، قاموا بقياس المادية والزاوية (أو واضح) حجم المسطرة القياسية في المجرة لمعايرة قياسات المسافة.
استخدم Hoenig وفريقه هذه الطريقة في مرصد WM Keck ، بالقرب من قمة Mauna Kea في هاواي ، لتحديد المسافة لأول مرة بدقة إلى NGC 4151 galaxy - والمعروف أيضًا لعلماء الفلك باسم "عين سورون". المجرة NGC 4151 ، التي أطلق عليها علماء الفلك "عين سورون" بسبب تشابهها مع تصوير سورون في ثلاثية "سيد الخواتم" ، مهمة لقياس كتل الثقب الأسود بدقة.
تتراوح المسافات التي تم الإبلاغ عنها مؤخرًا من 4 إلى 29 ميجابكسل ، ولكن باستخدام هذه الطريقة الجديدة قام الباحثون بحساب مسافة 19 ميجابكسل إلى الثقب الأسود الفائق.
في الواقع ، كما هو الحال في الملحمة الشهيرة ، تلعب الحلقة دورًا حاسمًا في هذا القياس الجديد. لاحظ العلماء أن جميع المجرات الكبيرة في الكون تحتوي على ثقب أسود فائق الكتلة في مركزها. وفي حوالي عُشر المجرات ، تستمر هذه الثقوب السوداء الهائلة في النمو عن طريق ابتلاع كميات هائلة من الغاز والغبار من بيئاتها المحيطة.
في هذه العملية ، ترتفع درجة حرارة المادة وتصبح ساطعة جدًا - لتصبح أكثر مصادر الانبعاث نشاطًا في الكون والمعروفة باسم نوى المجرات النشطة (AGN).
يشكل الغبار الساخن حلقة حول الثقب الأسود الهائل ويطلق إشعاع الأشعة تحت الحمراء ، والذي استخدمه الباحثون كحاكم. ومع ذلك ، فإن الحجم الظاهري لهذه الحلقة صغير جدًا لدرجة أنه تم تنفيذ الملاحظات باستخدام قياس التداخل بالأشعة تحت الحمراء لدمج التلسكوبات المزدوجة التي يبلغ طولها 10 أمتار من مرصد دبليو كيك ، لتحقيق قوة الاستبانة لتلسكوب 85 م.
لقياس الحجم المادي للحلقة المغبرة ، قام الباحثون بقياس التأخير الزمني بين انبعاث الضوء من مسافة قريبة جدًا من الثقب الأسود وانبعاث الأشعة تحت الحمراء. هذا التأخير هو المسافة التي يجب على الضوء قطعها (بسرعة الضوء) من قريب من الثقب الأسود إلى الغبار الساخن.
من خلال الجمع بين هذا الحجم المادي لحلقة الغبار مع الحجم الظاهري المقاس بالبيانات من مقياس التداخل Keck ، تمكن الباحثون من تحديد المسافة إلى المجرة NGC 4151.
وكما قال الدكتور هونيج: "إحدى النتائج الرئيسية هي أن المسافة التي تم تحديدها بهذه الطريقة الجديدة دقيقة للغاية - حيث تبلغ نسبة عدم اليقين حوالي 10 في المائة فقط. في الواقع ، إذا كانت النتيجة الحالية لـ NGC 4151 صالحة لأجسام أخرى ، فمن المحتمل أن تتغلب على أي طرق حالية أخرى للوصول إلى الدقة نفسها لتحديد مسافات المجرات البعيدة مباشرة استنادًا إلى مبادئ هندسية بسيطة. علاوة على ذلك ، يمكن استخدامه بسهولة على مصادر أكثر بكثير من الطريقة الأكثر دقة الحالية ".
وأضاف: "إن مثل هذه المسافات هي مفتاح تحديد المعلمات الكونية التي تميز كوننا أو لقياس كتل الثقب الأسود بدقة". "في الواقع ، يعد NGC 4151 مرتكزًا حاسمًا لمعايرة التقنيات المختلفة لتقدير كتل الثقب الأسود. تعني المسافة الجديدة أن هذه الكتل ربما تم الاستخفاف بها بشكل منهجي بنسبة 40 في المائة ".
يقوم الدكتور Hoenig ، مع زملائه في الدنمارك واليابان ، بإعداد برنامج جديد لتوسيع نطاق عملهم ليشمل العديد من AGN. الهدف هو تحديد مسافات دقيقة لعشرات المجرات بهذه الطريقة الجديدة واستخدامها لتقييد المعلمات الكونية في حدود بضعة في المائة. بالاشتراك مع القياسات الأخرى ، سيوفر هذا فهمًا أفضل لتاريخ توسع الكون.
نُشر البحث يوم الأربعاء 26 نوفمبر في النسخة الإلكترونية من المجلة طبيعة.
