Menentukan jarak galaksi dari Tata Surya kita adalah bisnis yang rumit. Di masa lalu, proses ini bergantung pada menemukan bintang di galaksi lain yang keluaran cahaya absolutnya dapat diukur. Dengan mengukur kecerahan bintang-bintang ini, para ilmuwan telah dapat mensurvei galaksi tertentu yang berjarak 300 juta tahun cahaya dari kita.
Namun, metode baru dan lebih akurat telah dikembangkan, berkat tim ilmuwan yang dipimpin oleh Dr. Sebastian Hoenig dari University of Southampton. Mirip dengan apa yang digunakan surveyor darat di Bumi, mereka mengukur fisik dan sudutnya (atau semu) ukuran penggaris standar di galaksi untuk mengkalibrasi pengukuran jarak.
Hoenig dan timnya menggunakan metode ini di WM Keck Observatory, dekat puncak Mauna Kea di Hawaii, untuk secara akurat menentukan untuk pertama kalinya jarak ke galaksi NGC 4151 - yang juga dikenal para astronom sebagai "Mata Sauron". galaksi NGC 4151, yang dijuluki "Mata Sauron" oleh para astronom karena kemiripannya dengan penggambaran Sauron dalam trilogi "The Lord of the Rings", penting untuk mengukur massa lubang hitam secara akurat.
Jarak yang dilaporkan baru-baru ini berkisar dari 4 hingga 29 megaparsec, tetapi menggunakan metode baru ini para peneliti menghitung jarak 19 megaparsec ke lubang hitam supermasif.
Memang, seperti dalam saga terkenal, cincin memainkan peran penting dalam pengukuran baru ini. Para ilmuwan telah mengamati bahwa semua galaksi besar di alam semesta memiliki lubang hitam supermasif di pusatnya. Dan di sekitar sepersepuluh dari semua galaksi, lubang hitam supermasif ini terus tumbuh dengan menelan sejumlah besar gas dan debu dari lingkungan sekitarnya.
Dalam proses ini, bahan memanas dan menjadi sangat terang - menjadi sumber emisi paling energik di alam semesta yang dikenal sebagai nukleus galaksi aktif (AGN).
Debu panas membentuk cincin di sekitar lubang hitam supermasif dan memancarkan radiasi inframerah, yang digunakan para peneliti sebagai penguasa. Namun, ukuran nyata cincin ini sangat kecil sehingga pengamatan dilakukan dengan menggunakan interferometri inframerah untuk menggabungkan teleskop 10 meter kembar W. Keck Observatory, untuk mencapai kekuatan resolusi teleskop 85m.
Untuk mengukur ukuran fisik cincin berdebu, para peneliti mengukur waktu tunda antara emisi cahaya dari sangat dekat dengan lubang hitam dan emisi inframerah. Penundaan ini adalah jarak yang harus ditempuh cahaya (dengan kecepatan cahaya) dari dekat lubang hitam ke debu panas.
Dengan menggabungkan ukuran fisik cincin debu ini dengan ukuran nyata yang diukur dengan data dari interferometer Keck, para peneliti dapat menentukan jarak ke galaksi NGC 4151.
Seperti dikatakan Dr. Hoenig: “Salah satu temuan utama adalah bahwa jarak yang ditentukan dalam mode baru ini cukup tepat - dengan ketidakpastian hanya sekitar 10 persen. Bahkan, jika hasil saat ini untuk NGC 4151 berlaku untuk objek lain, itu berpotensi mengalahkan metode lain saat ini untuk mencapai presisi yang sama untuk menentukan jarak untuk galaksi jauh secara langsung berdasarkan pada prinsip-prinsip geometris sederhana. Selain itu, dapat dengan mudah digunakan pada lebih banyak sumber daripada metode yang paling tepat saat ini. "
"Jarak seperti itu adalah kunci dalam menentukan parameter kosmologis yang menjadi ciri alam semesta kita atau untuk mengukur massa lubang hitam secara akurat," tambahnya. “Memang, NGC 4151 adalah jangkar penting untuk mengkalibrasi berbagai teknik untuk memperkirakan massa lubang hitam. Jarak baru kami menyiratkan bahwa massa ini mungkin secara sistematis diremehkan oleh 40 persen. "
Hoenig, bersama dengan rekan-rekannya di Denmark dan Jepang, saat ini sedang menyiapkan program baru untuk memperluas pekerjaan mereka ke lebih banyak AGN. Tujuannya adalah untuk menetapkan jarak yang tepat ke selusin galaksi dengan cara baru ini dan menggunakannya untuk membatasi parameter kosmologis dalam beberapa persen. Dalam kombinasi dengan pengukuran lain, ini akan memberikan pemahaman yang lebih baik tentang sejarah ekspansi alam semesta kita.
Penelitian ini diterbitkan pada hari Rabu, 26 November dalam edisi online jurnal Alam.
