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Astronomen entdecken neue Standardkerze
Eines der kniffligsten Probleme in der Astronomie ist die Entfernungsmessung.
Theoretisch sollte die Entfernung einfach zu berechnen sein. Wenn Sie die Eigenhelligkeit eines Objekts kennen, können Sie mit einem einfachen Maß seiner scheinbaren Helligkeit sagen, wie weit es entfernt ist (da die Helligkeit als das inverse Quadrat seiner Entfernung abnimmt).
In der Astronomie ist das Problem der Entfernung also eng mit dem Problem verbunden, die intrinsische Helligkeit eines Objekts zu kennen.
Aber das ist schwer. Es gibt einfach keine Möglichkeit, die intrinsische Helligkeit der meisten Sterne und Galaxien zu bestimmen, und daher auch keine Möglichkeit, ihre Entfernung zu berechnen.
Astronomen haben jedoch einige Ausnahmen gefunden. Eine davon ist die Variable Cepheid, ein Stern, dessen Helligkeit an die Pulsfrequenz seiner Leuchtkraft gekoppelt ist. Wenn Sie also die Pulsationsdauer kennen, können Sie die Eigenhelligkeit berechnen.
Eine andere ist Supernova vom Typ 1a, die alle mit etwa der gleichen Masse explodieren und somit die gleiche Eigenhelligkeit haben.
Diese sogenannten Standardkerzen sind die Lineale, mit denen Astronomen die Entfernungen im Universum messen. Als solche sind sie äußerst wertvoll.
Heute sagen Darach Watson vom Dark Cosmology Center der Universität Kopenhagen in Dänemark und ein paar Freunde, dass sie eine völlig neue Art von Standardkerze entwickelt haben, die die Entfernung zu aktiven galaktischen Kernen misst.
Aktive galaktische Kerne sind Galaxien mit einem zentralen supermassereichen Schwarzen Loch, das intensive Strahlung aussendet. Trifft diese Strahlung auf Gaswolken in der Nähe, werden sie ionisiert, wodurch sie ein charakteristisches Eigenlicht aussenden.
In den letzten Jahren haben Astronomen herausgefunden, dass sie sowohl die Emissionen des supermassereichen Schwarzen Lochs als auch die Emissionen der Gaswolken sehen können. Diese hängen offensichtlich zusammen, aber die Zeit, die die Strahlung braucht, um die Wolke zu erreichen, bedeutet, dass die Veränderungen hier denen im supermassereichen Schwarzen Loch hinterherhinken.
Diese Verzögerung, die mit einer Technik namens Nachhall-Mapping gemessen werden kann, ist dann ein klares Maß für den Radius der Wolke.
Da aber der Strahlungsfluss des Schwarzen Lochs als inverses quadratisches Gesetz abfällt, hängt die Helligkeit dieser Wolken auch von ihrem Radius ab.
Ein gutes Maß ihres Radius gibt also auch einen Hinweis auf ihre Eigenhelligkeit.
Nun haben Watson und Co. mit dieser Technik die Entfernung zu 38 aktiven Galaxienkernen in Entfernungen von bis zu z=4 gemessen. Das ist deutlich weiter, als es mit Supernova vom Typ 1a möglich ist, deren Entfernung über z = 1,7 nicht genau gemessen werden kann.
Zu sagen, dass dies interessant ist, ist milde ausgedrückt. Als Cepheid-Variablen zu Beginn des 20. Jahrhunderts als Standardkerzen identifiziert wurden, benutzte Edwin Hubble sie, um zu zeigen, dass sich das Universum ausdehnt.
Als Anfang der 1990er Jahre Supernovae vom Typ 1a als Standardkerzen identifiziert wurden, entdeckten Astronomen damit, dass sich die Expansion des Universums beschleunigt.
Wie stehen die Aussichten für diese neue Methode? Aktive Galaxienkerne gehören zu den hellsten Objekten im Universum. Astronomen können sie in Entfernungen von bis zu etwa z=7 sehen, was nur 750 Millionen Jahren nach dem Urknall entspricht.
Eine genaue Methode, ihre Entfernung zu bestimmen, wird sicherlich tiefgreifende Auswirkungen haben.
Ref: arxiv.org/abs/1109.4632 : Ein neues kosmologisches Distanzmaß mit AGN