Menentukan jarak galaksi dari Sistem Suria kita adalah perniagaan yang sukar. Pada masa lalu, proses ini bergantung pada mencari bintang di galaksi lain yang output cahaya mutlaknya dapat diukur. Dengan mengukur kecerahan bintang-bintang ini, para saintis dapat meninjau galaksi tertentu yang terletak 300 juta tahun cahaya dari kita.
Walau bagaimanapun, kaedah baru dan lebih tepat telah dikembangkan, terima kasih kepada pasukan saintis yang diketuai oleh Dr. Sebastian Hoenig dari University of Southampton. Sama seperti yang digunakan oleh juru ukur tanah di Bumi, mereka mengukur fizikal dan sudut (atau nampak jelas) ukuran pembaris standard di galaksi untuk mengkalibrasi ukuran jarak.
Hoenig dan pasukannya menggunakan kaedah ini di Balai Cerap WM Keck, berhampiran puncak Mauna Kea di Hawaii, untuk menentukan dengan tepat untuk pertama kalinya jarak ke galaksi NGC 4151 - atau dikenali oleh ahli astronomi sebagai "Eye of Sauron". galaksi NGC 4151, yang dijuluki "Mata Sauron" oleh para astronom kerana kesamaannya dengan penggambaran Sauron dalam trilogi "The Lord of the Rings", penting untuk mengukur massa lubang hitam dengan tepat.
Jarak yang dilaporkan baru-baru ini berkisar antara 4 hingga 29 megaparsec, tetapi menggunakan kaedah baru ini, para penyelidik mengira jarak 19 megaparsec ke lubang hitam supermasif.
Memang, seperti dalam kisah terkenal, cincin memainkan peranan penting dalam pengukuran baru ini. Para saintis telah memerhatikan bahawa semua galaksi besar di alam semesta mempunyai lubang hitam supermasif di tengahnya. Dan kira-kira sepersepuluh dari semua galaksi, lubang hitam supermasif ini terus tumbuh dengan menelan sejumlah besar gas dan habuk dari persekitarannya.
Dalam proses ini, bahan memanas dan menjadi sangat terang - menjadi sumber pelepasan paling bertenaga di alam semesta yang dikenali sebagai nukleus galaksi aktif (AGN).
Debu panas membentuk cincin di sekitar lubang hitam supermasif dan memancarkan sinaran inframerah, yang digunakan para penyelidik sebagai pembaris. Namun, ukuran cincin ini sangat kecil sehingga pemerhatian dilakukan menggunakan interferometri inframerah untuk menggabungkan teleskop berkembar 10 meter W. Observatorium Keck, untuk mencapai daya resolusi teleskop 85m.
Untuk mengukur ukuran fizikal cincin berdebu, para penyelidik mengukur kelewatan masa antara pelepasan cahaya dari sangat dekat dengan lubang hitam dan pelepasan inframerah. Kelewatan ini adalah jarak cahaya yang harus dilalui (pada kelajuan cahaya) dari dekat ke lubang hitam ke habuk panas.
Dengan menggabungkan ukuran fizikal cincin debu ini dengan ukuran yang jelas diukur dengan data dari interferometer Keck, para penyelidik dapat menentukan jarak ke galaksi NGC 4151.
Seperti yang dikatakan oleh Dr. Hoenig: "Salah satu penemuan penting adalah jarak yang ditentukan dengan cara baru ini cukup tepat - dengan hanya sekitar 10 peratus ketidakpastian. Sebenarnya, jika hasil semasa untuk NGC 4151 berlaku untuk objek lain, ia berpotensi mengalahkan kaedah semasa lain untuk mencapai ketepatan yang sama untuk menentukan jarak untuk galaksi terpencil secara langsung berdasarkan prinsip geometri sederhana. Lebih-lebih lagi, ia boleh digunakan dengan lebih banyak sumber daripada kaedah yang paling tepat sekarang. "
"Jarak seperti itu adalah kunci dalam menentukan parameter kosmologi yang menjadi ciri alam semesta kita atau untuk mengukur jisim lubang hitam dengan tepat," tambahnya. “Memang, NGC 4151 adalah penanda penting untuk mengkalibrasi pelbagai teknik untuk mengira jisim lubang hitam. Jarak baru kami menunjukkan bahawa massa ini mungkin telah diremehkan secara sistematik sebanyak 40 peratus. "
Hoenig, bersama rakan-rakannya di Denmark dan Jepun, kini sedang membuat program baru untuk memperluas pekerjaan mereka ke lebih banyak AGN. Tujuannya adalah untuk menentukan jarak yang tepat ke selusin galaksi dengan cara baru ini dan menggunakannya untuk mengekang parameter kosmologi dalam beberapa persen. Dalam kombinasi dengan pengukuran lain, ini akan memberikan pemahaman yang lebih baik mengenai sejarah pengembangan alam semesta kita.
Penyelidikan ini diterbitkan pada hari Rabu, 26 November dalam edisi dalam talian jurnal Alam semula jadi.
