天文学家说,类星体是可标准化的宇宙蜡烛

利用斯隆数字天空调查(SDSS)、钱德拉源目录2.0和钱德拉宇宙遗产调查(ChandraCosmos Legacy Survey)的光谱数据,天文学家发现类星体的X射线和紫外光度密切相关,因此这些天体可以作为新的天体使用标准光源来帮助确定宇宙距离和探测其他基本的宇宙学参数。

这个艺术家的印象展示了乌拉斯J1120+0641,一个由一个质量为太阳20亿倍的黑洞驱动的非常遥远的类星体,可能是什么样子。图片来源:M.Kornmesser/ESO。

这个艺术家的印象展示了乌拉斯J1120+0641,一个由一个质量为太阳20亿倍的黑洞驱动的非常遥远的类星体,可能是什么样子。图片来源:M.Kornmesser/ESO。

“1929年,埃德温·哈勃(Edwin Hubble)发表的观测结果表明,星系的距离和速度与利用造父变星确定的距离相关,”哈佛-史密森天体物理中心和国家航空航天研究所的苏珊娜·比索尼博士及其同事说。

“哈佛天文学家亨丽埃塔·斯旺·莱维特(Henrietta Swan Leavitt)发现造父变星的周期性变化与其固有光度有关。”

“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,也只有在相对较近的星系中的造父变星可以用这种方法进行研究,”他们说。

“为了将距离尺度拉回宇宙历史的早期,天文学家使用了超新星,这种超新星可以被观测到更远的距离。”

“通过将观测到的超新星亮度与其固有亮度进行比较,天文学家可以根据超新星的分类确定其距离;将其与宿主星系的速度进行比较,得出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,由于距离较远,也更难用这种方法进行研究;迄今为止,通过可靠的速度测定,最遥远的Ia型超新星可以追溯到大爆炸后大约30亿年的时代。”

在他们的新作品中。Bisogni博士和合著者建议使用类星体作为新的标准蜡烛。

他们解释说:“类星体的中心是一个超大质量黑洞,周围环绕着一个非常热的吸积物质盘,吸积物质以紫外线辐射。”。

“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。”

他们分析了新钱德拉源目录中2332个遥远类星体的X射线测量结果,并将其与SDSS DR 14目录中的紫外线结果进行了比较。

他们发现,已经知道的局部类星体的紫外线和X射线光度之间存在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,在早期变得更加紧密。

这意味着这两个量可以确定每个类星体的距离,然后这些距离可以用来测试宇宙学模型。

如果结果得到证实,他们将为天文学家提供一个引人注目的新工具,用来测量不断演化的宇宙的性质。

天文学家们说:“已知最遥远的类星体是在大爆炸后仅7亿年的某个时期被发现的,大大扩大了标准烛光红移的范围。”。

“类星体的另一个优势是,在过去几年中,已经发现了数十万个类星体。”

“不仅如此,类星体的物理过程与超新星不同,提供了完全独立的宇宙学参数测量。”

球队的工作将在杂志天文学和天体物理学.

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苏珊娜·比索尼. 2021类星体中X射线和紫外线发射之间关系的钱德拉观点。授权,新闻界;arXiv:2109.03252

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