Determinar la distancia de las galaxias desde nuestro Sistema Solar es un asunto complicado. En el pasado, este proceso se basaba en encontrar estrellas en otras galaxias cuya emisión de luz absoluta fuera medible. Al medir el brillo de estas estrellas, los científicos han podido examinar ciertas galaxias que se encuentran a 300 millones de años luz de nosotros.
Sin embargo, se ha desarrollado un método nuevo y más preciso, gracias a un equipo de científicos dirigido por el Dr. Sebastian Hoenig de la Universidad de Southampton. Similar a lo que usan los agrimensores aquí en la Tierra, midieron lo físico y angular (o aparente) tamaño de una regla estándar en la galaxia para calibrar mediciones de distancia.
Hoenig y su equipo utilizaron este método en el Observatorio WM Keck, cerca de la cima de Mauna Kea en Hawai, para determinar con precisión por primera vez la distancia a la galaxia NGC 4151, también conocida por los astrónomos como el "Ojo de Sauron". La galaxia NGC 4151, que los astrónomos denominan el "Ojo de Sauron" por su similitud con la representación de Sauron en la trilogía "El señor de los anillos", es importante para medir con precisión las masas de los agujeros negros.
Las distancias recientemente reportadas varían de 4 a 29 megaparsecs, pero utilizando este nuevo método los investigadores calcularon una distancia de 19 megaparsecs al agujero negro supermasivo.
De hecho, como en la famosa saga, un anillo juega un papel crucial en esta nueva medición. Los científicos han observado que todas las grandes galaxias del universo tienen un agujero negro supermasivo en su centro. Y en aproximadamente una décima parte de todas las galaxias, estos agujeros negros supermasivos continúan creciendo al tragar grandes cantidades de gas y polvo de sus entornos circundantes.
En este proceso, el material se calienta y se vuelve muy brillante, convirtiéndose en las fuentes de emisión más energéticas del universo conocidas como núcleos galácticos activos (AGN).
El polvo caliente forma un anillo alrededor del agujero negro supermasivo y emite radiación infrarroja, que los investigadores usaron como la regla. Sin embargo, el tamaño aparente de este anillo es tan pequeño que las observaciones se llevaron a cabo utilizando interferometría infrarroja para combinar los telescopios gemelos de 10 metros del Observatorio W. Keck, para lograr la potencia de resolución de un telescopio de 85 m.
Para medir el tamaño físico del anillo polvoriento, los investigadores midieron el retraso de tiempo entre la emisión de luz desde muy cerca del agujero negro y la emisión infrarroja. Este retraso es la distancia que debe recorrer la luz (a la velocidad de la luz) desde cerca del agujero negro hasta el polvo caliente.
Al combinar este tamaño físico del anillo de polvo con el tamaño aparente medido con los datos del interferómetro Keck, los investigadores pudieron determinar la distancia a la galaxia NGC 4151.
Como dijo el Dr. Hoenig: “Uno de los hallazgos clave es que la distancia determinada de esta nueva manera es bastante precisa, con solo un 10% de incertidumbre. De hecho, si el resultado actual de NGC 4151 es válido para otros objetos, puede vencer a cualquier otro método actual para alcanzar la misma precisión para determinar distancias para galaxias remotas basadas directamente en principios geométricos simples. Además, se puede usar fácilmente en muchas más fuentes que el método actual más preciso ".
"Tales distancias son clave para precisar los parámetros cosmológicos que caracterizan nuestro universo o para medir con precisión las masas de agujeros negros", agregó. “De hecho, NGC 4151 es un ancla crucial para calibrar varias técnicas para estimar las masas de agujeros negros. Nuestra nueva distancia implica que estas masas pueden haber sido sistemáticamente subestimadas en un 40 por ciento ".
El Dr. Hoenig, junto con colegas en Dinamarca y Japón, está estableciendo un nuevo programa para extender su trabajo a muchos más AGN. El objetivo es establecer distancias precisas a una docena de galaxias de esta nueva manera y utilizarlas para restringir los parámetros cosmológicos dentro de un pequeño porcentaje. En combinación con otras mediciones, esto proporcionará una mejor comprensión de la historia de expansión de nuestro universo.
La investigación fue publicada el miércoles 26 de noviembre en la edición en línea de la revista. Naturaleza.
