קביעת מרחק הגלקסיות ממערכת השמש שלנו היא עסק קשה. בעבר, תהליך זה הסתמך על מציאת כוכבים בגלקסיות אחרות אשר תפוקת האור המוחלטת שלה הייתה מדידת. על ידי מדידת בהירות הכוכבים הללו הצליחו מדענים לסקור גלקסיות מסוימות שנמצאות במרחק 300 מיליון שנות אור מאיתנו.
עם זאת, פותחה שיטה חדשה ומדויקת יותר, בזכות צוות מדענים בראשות ד"ר סבסטיאן הויניג מאוניברסיטת סאות'המפטון. בדומה למה שסוקרי האדמה משתמשים כאן בכדור הארץ, הם מדדו את הפיזי והזוויתי (או לכאורה) גודל של סרגל רגיל בגלקסיה לכיול מדידות המרחק.
הוניג וצוותו השתמשו בשיטה זו במצפה הכוכבים WM Keck, בסמוך לפסגת מאונה קאה בהוואי, כדי לקבוע במדויק לראשונה את המרחק לגלקסיית NGC 4151 - הידועה אחרת לאסטרונומים כ"עין סאורון ". הגלקסיה NGC 4151, המכונה "עין סאורון" על ידי אסטרונומים בגלל הדמיון שלה לתארו של סאורון בטרילוגיית "שר הטבעות", חשובה למדידה המונית של חור שחור.
המרחקים המדווחים לאחרונה נעים בין 4 ל -29 מגה-פיקסל, אך בשיטה חדשה זו החוקרים חישבו מרחק של 19 מגה-פיקסל לחור השחור העל-מסיבי.
אכן, כמו בסאגה המפורסמת, טבעת ממלאת תפקיד מכריע במדידה חדשה זו. מדענים הבחינו כי בכל הגלקסיות הגדולות ביקום יש חור שחור סופר-מסיבי במרכזם. וכעשירית מכל הגלקסיות, החורים השחורים העל-מסיביים הללו ממשיכים לצמוח על ידי בליעת כמויות אדירות של גז ואבק מסביבותיהם.
בתהליך זה החומר מתחמם ומתבהר מאוד - הופך למקורות הפליטה האנרגטיים ביותר ביקום המכונים גרעינים גלקטיים פעילים (AGN).
האבק החם יוצר טבעת סביב החור השחור העל-מסיבי ופולט קרינה אינפרא אדום, ששימשו החוקרים כשליט. עם זאת, הגודל לכאורה של טבעת זו הוא כה קטן, עד כי התצפיות בוצעו באמצעות אינטרפרומטריה אינפרא אדום כדי לשלב את הטלסקופים התאומים של 10 מטרים של W. Keck Observatory, כדי להשיג את עוצמת הרזולוציה של טלסקופ 85 מטר.
כדי למדוד את הגודל הפיזי של הטבעת המאובקת, מדדו החוקרים את השהיית הזמן בין פליטת האור מקרוב מאוד לחור השחור לפליטת האינפרא אדום. עיכוב זה הוא המרחק שהאור צריך לנסוע (במהירות האור) מקרוב לחור השחור אל האבק החם.
על ידי שילוב הגודל הפיזי הזה של טבעת האבק עם הגודל לכאורה שנמדד עם נתוני האינטרפרומטר של קק, הצליחו החוקרים לקבוע את המרחק לגלקסיה NGC 4151.
כמו שאמר ד"ר הוניג: "אחד הממצאים העיקריים הוא שהמרחק שנקבע בצורה חדשה זו הוא די מדויק - עם רק אי וודאות של כעשרה אחוזים. למעשה, אם התוצאה הנוכחית עבור NGC 4151 מחזיקה עבור אובייקטים אחרים, היא עלולה לנצח כל שיטת זרם אחרת כדי להגיע לאותה דיוק כדי לקבוע מרחקים לגלקסיות מרוחקות ישירות על בסיס עקרונות גיאומטריים פשוטים. יתר על כן, ניתן להשתמש בו בקלות על מקורות רבים יותר מהשיטה הנוכחית המדויקת ביותר. "
"מרחקים כאלה הם המפתח להצמדת הפרמטרים הקוסמולוגיים המאפיינים את היקום שלנו או למדידת המוני חור שחור", הוסיף. "אכן, NGC 4151 הוא עוגן מכריע לכיול טכניקות שונות להערכת המוני חור שחור. המרחק החדש שלנו מרמז שהמונים האלה אולי הוערכו באופן שיטתי ב- 40 אחוז. "
ד"ר הוניג, יחד עם עמיתים בדנמרק וביפן, מקימים כעת תוכנית חדשה להרחבת עבודתם על AGN רבים נוספים. המטרה היא לקבוע מרחקים מדויקים לתריסר גלקסיות בדרך חדשה זו ולהשתמש בהם כדי להגביל פרמטרים קוסמולוגיים בתוך אחוזים בודדים. בשילוב עם מדידות אחרות, הדבר יספק הבנה טובה יותר של ההיסטוריה של התפשטות היקום שלנו.
המחקר פורסם ביום רביעי, 26 בנובמבר במהדורה המקוונת של כתב העת טבע.
