Сверхмассивные черные дыры дают астрономам новый инструмент для измерения границ Вселенной.

02.10.11 Задача вычисления расстояния до космических объектов, находящихся на удалении миллионов и миллиардов световых лет, является невероятно трудной задачей. И у ученых появился еще один совершенно новый инструмент измерения расстояний в космических масштабах, основанный на постоянном свечении газовых облаков, окружающих сверхмассивные черные дыры.

У астрономов есть только один способ измерить расстояние до объекта, удаленного очень далеко даже по космическим масштабам. Единственным источником информации об этих объектах является свет, который добирается от них к Земле. Более далекие объекты более тусклы, поэтому, зная яркость самого объекта и уровень его света, достигшего Земли, можно рассчитать расстояние. Но такой метод работает только в том случае, если известна изначальная яркость объекта, иначе невозможно определить, смотрите ли Вы на что-нибудь очень тусклое и близкое, или на очень яркое и очень далекое.

Ученые-астрономы знают некоторые космические явления с известным уровнем яркости, используя свет этих объектов можно достаточно точно вычислить расстояние до них и до объектов, находящихся по соседству с ними. Астрономы называют такие эталонные явления и объекты "стандартными свечами". Одним из видов таких "свечек" являются звезды-цефеиды, звезды с переменным уровнем яркости и известным периодом вращения вокруг своей оси. В свое время Эдвин Хаббл использовал свет звезд-цефеид для доказательства того факта, что Вселенная расширяется. Другим видом стандартных "свечей" являются сверхновые звезды класса 1a, которые получаются в результате взрывов белых карликов. Эти сверхновые являются более распространенным явлением в космосе, чем звезды-цефеиды, и ученые-астрономы использовали их свет для доказательства того, что Вселенная расширяется ускоряющимся темпом.

Так что открытие новой "стандартной свечи" - событие достаточно грандиозное для всей астрономии, а если учесть, что с помощью нового вида "стандартной свечи" можно измерять большие расстояния, чем это можно делать с помощью других, то важность такого открытия очень трудно переоценить. Исследователи из Центра темной космологии (Dark Cosmology Centre) университета Копенгагена обнаружили четкую зависимость между сверхмассивными черными дырами, которые "живут" в центрах некоторых галактик, и уровнем свечения окружающих их газовых и газо-пылевых облаков. Свечение этих облаков и является новой "стандартной свечей".

Сверхмассивные черные дыры являются настоящими монстрами, испускающими в окружающее пространство огромное количество излучения, уровень которого люди в состоянии измерить достаточно точно. Это излучение ионизирует облака газа и заставляет их светиться, этот свет так же можно измерить. Есть несколько зависимостей, определяющих уровень свечения облаков газа от их удаления от черной дыры и интенсивности ее излучения, но эти зависимости, хоть и сложны, но известны астрономам. Используя спектрографическую технику, называемую реверберационным картографированием (reverberation mapping), можно выяснить расстояние от черной дыры до облака и рассчитать яркость его свечения. А используя эту яркость как эталон, можно рассчитать расстояние до черной дыры.

Черные дыры и газовые облака, упоминаемые здесь, известны как активные галактические ядра (active galactic nuclei, ANG), и они являются одними из наиболее ярких космических объектов. Это означает, что их можно увидеть издалека, действительно очень издалека. До сих пор, максимальное удаление , которое можно было измерить, используя сверхновые класса 1a, составляло приблизительно 11 миллиардов световых лет. Используя новый метод ANG можно измерить расстояния и заглянуть назад во времени в момент времени 750 миллионов лет с рождения Вселенной. Такие наблюдения могут произвести революцию в современной теории гравитации и даже объяснить существование темной энергии и темной материи.