天文学家称类星体是标准化的宇宙蜡烛

利用斯隆数字巡天(SDSS)、钱德拉来源目录2.0和钱德拉宇宙遗产巡天的光谱数据,天文学家发现,类星体的x射线和紫外线光度是如此紧密相关,这些天体可以作为新的”。标准烛光来帮助确定宇宙距离和探测其他基本的宇宙学参数。

ULAS J1120+0641是一颗非常遥远的类星体,由一个质量为太阳质量20亿倍的黑洞提供动力。图片来源:M. Kornmesser / ESO。

ULAS J1120+0641是一颗非常遥远的类星体,由一个质量为太阳质量20亿倍的黑洞提供动力。图片来源:M. Kornmesser / ESO。

“在1929年,埃德温·哈勃发表了星系的距离和速度是相关的,这些距离是用造父变星确定的,”来自哈佛-史密森尼天体物理中心和INAF - Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica Milano的Susanna Bisogni博士和她的同事说。

“哈佛天文学家亨丽埃塔·斯旺·莱维特发现,造父变星的周期与它的内在光度有关。”

“她校准了这种效应,当哈勃将这些计算值与他观测到的光度进行比较时,他就能够确定它们的距离。”

“但即使在今天,也只有相对较近的星系中的造父变星可以用这种方法来研究,”他们说。

“为了将距离尺度延伸到宇宙历史的早期,天文学家使用了超新星,它可以在更远的地方看到。”

“根据超新星的分类,通过比较观测到的超新星亮度和它的固有亮度,天文学家能够确定它的距离;将其与宿主星系的速度进行比较,就得出了星系速度与其距离之间的‘哈勃关系’。”

“最可靠的超新星是所谓的Ia型超新星,因为它们在宇宙中是均匀的,它们被认为是‘标准烛光’,具有相同的固有亮度。”

“然而,即使是超新星也很难用这种方法研究,因为它们位于更远的地方;迄今为止,最遥远的Ia型超新星的可靠速度测定可以追溯到大爆炸后30亿年左右的一个时期。”

在他们新的工作中。Bisogni博士和他的合著者提议使用类星体作为新的标准烛光。

他们解释说:“类星体的中心是一个超大质量黑洞,周围环绕着一个炽热的吸积物质盘,这些物质在紫外线中释放出来。”

“接着,圆盘被高温气体包围,电子以接近光速的速度运动,当紫外线光子遇到这些电子时,它们的能量被增强为x射线。”

他们分析了新的钱德拉源目录中2332个遥远类星体的x射线测量结果,并将它们与SDSS DR 14目录中的紫外线结果进行了比较。

他们发现,已知的本地类星体的紫外线和x射线光度之间的紧密关联在遥远的类星体中继续存在,追溯到宇宙年龄的85%以上,在更早的时候变得更加紧密。

这意味着这两个量可以确定每个类星体的距离,这些距离可以用来测试宇宙模型。

如果这些结果得到证实,它们将为天文学家提供一种引人注目的新工具,用来测量不断演化的宇宙的特性。

天文学家说:“已知的最遥远的类星体在大爆炸后大约7亿年就被发现了,显著地扩大了标准烛光红移的范围。”

“类星体的另一个优势是,在过去几年里已经发现了数十万颗类星体。”

“尤其值得一提的是,类星体中的物理过程与超新星中的不同,提供了完全独立的宇宙学参数测量方法。”

团队的工作将刊登在杂志天文学和天体物理学

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苏珊娜Bisogni.2021.钱德拉关于类星体中x射线和紫外线发射关系的观点。授权在出版社;arXiv: 2109.03252

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