Астрономы из Университета Альберты разработали способ точнее определять расстояние между двойными квазарами — яркими ядрами галактик, которые сближаются перед слиянием. Метод может уменьшить погрешность при оценке скорости расширения Вселенной и не требует новых многолетних наблюдений.
Квазары питаются сверхмассивными чёрными дырами в центрах галактик. Их аккреционные диски и джеты (струи вещества) способны на время сделать ядро ярче всех звёзд галактики. Когда галактики объединяются, их центральные области также сближаются, формируя сверхмассивные чёрные дыры ещё большего размера.
Работу возглавил астрофизик Хуанцин Чэнь, доцент кампуса Августана Университета Альберты. В исследовании также участвовали Камиль Авестрюз из Института теоретической физики Лайнвебера и Мичиганского университета, а также аспирант астрономической программы Мичиганского университета Якоб Вист. Результаты опубликованы в The Astrophysical Journal Letters, а сведения об исследовании распространил Университет Альберты.
Обычно скорость удаления галактики определяют по свету газовых облаков. Однако активные сверхмассивные чёрные дыры могут разгонять газ настолько сильно, что его скорость перестаёт точно отражать движение самой галактики. Из-за этого расстояние между квазарами вдоль луча зрения оценивается с ошибкой до 10 млн световых лет, хотя промежуток между ними на небесной сфере измеряется гораздо точнее. «Когда мы замечаем два близко расположенных квазара на изображении, мы видим проекцию трёхмерной Вселенной, поэтому их расстояние по небу известно очень точно, но расстояние вдоль луча зрения остаётся значительно менее определённым. Возможность измерить настоящее физическое расстояние важна для понимания того, сколько времени потребуется двум галактикам с квазарами, чтобы слиться», — сказал Чэнь.
Учёные проверили альтернативный подход — эффект близости квазара. Он основан на изучении линий поглощения водорода в газовых областях, которые освещаются и нагреваются излучением квазара. В нагретом состоянии газ становится прозрачным, и соответствующую область можно увидеть в спектре. С помощью компьютерных моделей и алгоритмов исследователи использовали такие зоны для расчёта расстояния между парами квазаров. По объяснению Чэня, принцип можно сравнить с двумя лампочками: если одна находится перед другой, положение дополнительного светового пятна показывает расстояние между ними.
Моделирование показало, что новый метод даёт более точные оценки, чем измерения по красному смещению. Традиционная оценка может ошибаться на десятки миллионов световых лет, тогда как расстояние между квазарами удаётся определить с точностью до 500 тыс. световых лет. «Такие наблюдения могут занимать годы, если их вообще удаётся получить. Этот метод позволит астрономам определить настоящее расстояние между квазарами без второго наблюдения. Подход заслуживает дальнейшего изучения, поскольку обладает большим потенциалом», — отметил Чэнь. Следующим этапом станет проверка того, можно ли повысить точность метода с помощью более мелких особенностей реальных спектров квазаров.