De tweede is gebaseerd op de ontdekking dat de helderheid van de ioniserende UV-straling die nabij het centrale zwarte gat wordt uitgezonden, gecorreleerd is met de straal van het verder weg gelegen gebied waar snel bewegende wolken rond het centrale zwarte gat cirkelen. De beweging van deze wolken wordt onthuld door hun karakteristieke emissie in de vorm van zeer brede emissielijnen waarvan de flux variabel is.

Uit de meting van de tijdsvertraging tussen de variabele UV-straling en de brede lijnemissie is het mogelijk de absolute lichtsterkte af te leiden. Uit de gemeten flux kunnen we de helderheidsafstand bepalen en vervolgens ook kosmologische modellen testen.

De vraag blijft of het mogelijk is een steekproef van AGN te vinden waarvoor beide relaties bestudeerd kunnen worden. Dit zou een consistentiecontrole mogelijk maken van de bepaalde helderheidsafstanden en kosmologische modellen (via hun bepaalde kosmologische parameterwaarden).

Discrepantie in helderheidsafstanden

Samen met mijn collega Narayan Khadka van de Stony Brook University (voorheen aan de Kansas State University) identificeerden we 58 van dergelijke AGN's en ontdekten dat de twee relaties (UV/Röntgenstraling en straal-helderheid) leidden tot heel verschillende helderheidsafstanden tot elk van de bronnen. . Dit zou niet moeten gebeuren tenzij een of beide datasets (UV/Röntgenstraling en radius-helderheid) niet goed rekening hielden met bepaalde effecten. Onze studie is gepubliceerd in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society .

Bovendien waren de kosmologische parameters die uit deze twee relaties werden verkregen behoorlijk verschillend, waarbij de UV/Röntgen-relatie de voorkeur gaf aan een grotere materie-inhoud voor het huidige universum in vergelijking met wat de straal-helderheidsrelatie bevoordeelde. Bovendien verschillen de waarden van de kosmologische parameters die zijn bepaald uit de UV/Röntgen-relatiemetingen aanzienlijk van de waarden die zijn bepaald met behulp van standaard kosmologische sondes. Dit liet ons achter met de puzzel om de oorzaak van de discrepantie te achterhalen.

De rol van stof in sterrenstelsels

Door de verschillen van de twee helderheidsafstanden met elk van de 58 bronnen te vergelijken, werd het ons duidelijk dat de helderheidsafstand bepaald op basis van de UV/Röntgen-relatie systematisch groter is dan de helderheidsafstand afgeleid uit de straal-helderheidsrelatie. Met Bozena Czerny (Centrum voor Theoretische Fysica PAS) realiseerde ik me dat een dergelijk effect kan worden veroorzaakt door stof dat zowel UV- als röntgenfotonen absorbeert en verstrooit langs de gezichtslijn van de AGN naar ons.

Hoewel de 58 waargenomen quasars zich in delen van de hemel bevinden die ver verwijderd zijn van de stofwolken van de Melkweg (zie bovenste figuur), bevinden ze zich in sterrenstelsels die talrijke stofwolken bevatten waar de uitgezonden fotonen doorheen moeten reizen op hun pad naar onze telescopen.

In onze recente studie, gepubliceerd in The Astrophysical Journal hebben we expliciet aangetoond dat het uitsterven van de uitgezonden fotonen als gevolg van stof altijd bijdraagt ​​aan een verschil dat niet nul is tussen de twee helderheidsafstanden afgeleid uit AGN-correlaties, die positief of negatief zijn, afhankelijk van of röntgen- of UV-fotonen meer worden beïnvloed . Omdat de distributiepieken positief zijn voor alle kosmologische modellen, lijkt het uitsterven van de röntgenstraling van AGN voor de meeste quasars belangrijker te zijn dan het uitsterven van UV-licht.

Conclusie

Stof in AGN-gaststelsels belemmert vooral de toepasbaarheid van de UV/Röntgen-relatie in de kosmologie, terwijl de relatie tussen straal en helderheid nog steeds haalbaar lijkt om quasars in standaardkaarsen te veranderen. Hoewel de kosmologische beperkingen van de relatie tussen straal en helderheid nog steeds zwak zijn vanwege de beperkte steekproefomvang, biedt de relatie een lichtpuntje voor het gebruik van quasars als kosmologische sondes, vooral in het tijdperk van uitgebreide hemelonderzoeken.

Dit verhaal maakt deel uit van Science X Dialog, waar onderzoekers bevindingen uit hun gepubliceerde onderzoeksartikelen kunnen rapporteren. Bezoek deze pagina voor informatie over ScienceX Dialog en hoe u kunt deelnemen.

Meer informatie: Narayan Khadka et al., Quasar UV/X-ray relatie helderheidsafstanden zijn korter dan nagalm gemeten straal-helderheid relatie helderheidsafstanden, Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society (2023). DOI:10.1093/mnras/stad1040

Michal Zajaček et al, Effect van uitsterven op quasar-helderheidsafstanden bepaald op basis van UV- en röntgenfluxmetingen, The Astrophysical Journal (2024). DOI:10.3847/1538-4357/ad11dc

Journaalinformatie: Astrofysisch tijdschrift , Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society

Dr. Michal Zajaček is onderzoeker bij de afdeling Theoretische Fysica en Astrofysica van de Masaryk Universiteit in Brno, Tsjechië. Hij verdedigde zijn proefschrift in 2017 aan de Universiteit van Keulen/Max Planck Instituut voor Radioastronomie, Duitsland, over het galactische centrum, met name over de stellaire dynamiek, stervorming en de aard van objecten met overtollig infrarood. Van 2017–2019 was hij postdoctoraal onderzoeker aan de MPIfR in Bonn, waar hij werkte aan straalprecessie in blazars, en van 2019–2021 was hij assistent-professor aan het Centrum voor Theoretische Fysica, Poolse Academie van Wetenschappen in Warschau, waar hij studeerde het brede gebied van quasars met tussenliggende roodverschuiving en hun toepassing in de kosmologie.