Sciencemag.cz
Doporučujeme
Nová metoda slibuje dohlédnout mnohem hlouběji do historie vesmíru. Záření kvasarů v rentgenovém a ultrafialovém spektru má těsně korelovat.
Ve 20. letech harvardská astronomka Henrietta Swan Leavittová objevila první standardní svíčky – proměnné hvězdy cefeidy. Určitý typ hvězd má speciální vzor své aktivity odpovídající jejich vlastní svítivosti. Ze změřené svítivosti a vlastní svítivosti můžeme spočítat jejich vzdálenost. Na základě tohoto zjištění pak Edwin Hubble zjistil, že vzdálenosti galaxií a jejich rychlosti spolu korelují – jinak řečeno, že vesmír se jako celek rozpíná. Cefeidy lze jako kosmické svíčky využít pouze do určité vzdálenosti. Na delší škále fungují jako standardní svíčky supernovy typu Ia. Nicméně měření vzdáleností ve vesmíru je stále problém; zatímco rychlost dokážeme snad celkem spolehlivě odhadnout z rudého posuvu, z určité nespolehlivosti jednoho z parametrů vyplývá i nejistota ohledně jejich kombinace v podobě Hubbleovy konstanty (odpovídající rychlosti rozpínání vesmíru).
Každopádně supernovy typu Ia dokážeme (snad nějak) spolehlivě použít k určení vzdálenosti jen do stáří vesmíru asi 3 miliardy let po velkém třesku. Susanna Bisogni, Francesca Civano, Martin Elvis a Pepi Fabbiano z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics a jejich kolegové nyní proto navrhují použít jako nové standardní svíčky kvasary. Nejstarší známé kvasary pocházejí nejspíš z doby už asi 7 milionů let po velkém třesku, což by nám samozřejmě podstatně rozšířilo možnost měřit odpovídající rudé posuvy. Další výhodou kvasarů je, že jich byly v posledních několika letech objeveny statisíce. Fyzikální procesy v kvasarech jsou navíc odlišné od procesů v supernovách, to zase poskytuje škálu nezávislou na jiných standardních svíčkách a možnost vše porovnávat, a ověřovat tak soulad se stávajícími hodnotami základních kosmologických parametrů.
Celý nový model se opírá o objev (PH: respektive tvrzení, navíc jde zatím jen o preprint na arXiv), že rentgenové a ultrafialové záření kvasarů spolu těsně koreluje. Centrem kvasaru je supermasivní černá díra obklopená velmi horkým diskem akrečního materiálu, který vyzařuje v ultrafialovém spektru. Tento disk je zase obklopen horkým plynem s elektrony pohybujícími se rychlostí blízkou rychlosti světla, a když se ultrafialové fotony srazí s těmito elektrony, jejich energie se zvýší do rentgenové oblasti.
Autoři nové studie na základě svých předchozích metod analyzoval rentgenová měření 2 332 vzdálených kvasarů v novém katalogu observatoře Chandra a porovnali je s výsledky průzkumu Sloan Digital Sky Survey pro ultrafialovou oblast. Zjistili, že již známá těsná korelace mezi ultrafialovou a rentgenovou svítivostí místních kvasarů pokračuje i u vzdálených kvasarů, a to zpětně až doby, kdy měl vesmír jen 15 % svého současného stáří. V dřívějších dobách se přitom příslušná korelace stává ještě těsnější. Z toho vyplývá, že tyto dvě veličiny mohou určit vzdálenost každého kvasaru a tyto vzdálenosti pak mohou být použity k testování kosmologických modelů.
(Poznámka PH: 15 % stáří vesmíru je asi 2 miliardy let. Čili i kdyby vztah neplatil pro nejstarší známé kvasary, dále do minulosti než pomocí supernov Ia to je.)
Susanna Bisogni et al, The Chandra view of the relation between X-ray and UV emission in quasars, arXiv:2109.03252v1 [astro-ph.GA] arxiv.org/abs/2109.03252
Zdroj: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics / Phys.org
