作為標準蠟燭的活動星系：塵埃是差異背后的罪魁禍首嗎？

2025-12-10 11:59:54 分類：知識 閱讀(15532)

天空中58個活動星系核的位置以及銀河系中塵埃的分布。學分:uux.cn/天體物理學雜志（2024年）。標準DOI: 10.3847/1538-4357/ad11dc
（神秘的蠟燭深圳包養外圍上門外圍女上門外圍上門外圍女（電話微信189-4469-7302）提供1-2線熱門城市快速安排90分鐘到達地球uux.cn）據Michal Zajaček：宇宙是什么時候開始的？第一批恒星和星系是何時以及如何形成的？宇宙的命運是什么？
標準宇宙學模型，也稱為LCDM模型，活動星可以回答大多數這些問題。系塵它還可以解釋宇宙大尺度空間結構的埃差特性——既包括其當前的形式，也包括最初結構剛剛出現時的異背過去。此外，后的禍首通過暗能量，作為罪魁它可以解決宇宙加速膨脹的標準問題。
盡管取得了許多成功，蠟燭深圳包養外圍上門外圍女上門外圍上門外圍女（電話微信189-4469-7302）提供1-2線熱門城市快速安排90分鐘到達但在過去十年中，活動星對附近Ia型超新星的系塵測量和對遙遠宇宙微波背景數據的分析為一些宇宙學參數提供了不一致的值。
特別是埃差，從遙遠的異背宇宙微波背景測量中確定的值與從附近的Ia型超新星觀測中確定的一些值之間，當前膨脹率的測量值（也稱為哈勃常數）存在顯著差異。
為了確定這種差異是否是由于一個或兩個數據集的系統問題，或者是否是LCDM模型的問題，需要尋找替代的宇宙學探針。
我和我的同事考慮將類星體作為替代探測器。這些是星系中心的活躍核，擁有超大質量黑洞吸積物質并大量釋放能量。它們可以從本地宇宙到遙遠的第一個星系剛剛形成的時期被探測到。因此，他們部分地將Ia型超新星的本地測量與遙遠的宇宙微波背景觀測聯系起來。
類星體能幫助解決當前的宇宙學緊張嗎？
兩種方法
可能看起來很奇怪的是，活動星系核（AGN）是包含超大質量黑洞的相當復雜的物體，其質量跨越五個數量級（系數為100，000）并以很大的速率吸積物質，可能以類似于脈動造父星或爆炸（Ia型超新星）星的方式進行標準化。
在過去的三十年中，隨著更多更高質量的多波長數據的積累，發現AGN測量遵守兩個重要的相關性，這兩個相關性都涉及來自電磁光譜紫外線部分中央黑洞周圍內部吸積流的電離電磁輻射。
其中之一是基于紫外線和X射線光度之間的相關性（紫外線/X射線關系）。在大多數AGN，電磁波譜中紫外線和X射線部分的輻射亮度服從非線性關系。基于此，可以確定類星體的光度距離，并且對于給定的紅移，AGN的哈勃圖可以面對不同的宇宙學模型。

中央塵埃帶的星系M96。致謝:uux.cn/美國國家航空航天局/歐空局/哈勃（Leo Shatz）
第二個是基于這樣一個發現，即在中心黑洞附近發射的電離紫外輻射的亮度與快速移動的云圍繞中心黑洞運行的更遠區域的半徑相關。這些云的運動是通過它們的特征發射來揭示的，這些特征發射以非常寬的發射線的形式出現，其通量是可變的。
通過測量可變紫外輻射和寬線發射之間的時間延遲，可以推斷絕對光度。從測量的通量中，我們可以確定光度距離，并隨后測試宇宙學模型。
問題是是否有可能找到一個AGN的樣本來研究這兩種關系。這將允許對確定的光度距離和宇宙學模型進行一致性檢查（通過它們確定的宇宙學參數值）。
光度距離的差異
我和石溪大學（以前在堪薩斯州立大學）的同事納拉揚·卡德卡一起鑒定了58個這樣的AGN，發現這兩種關系（紫外線/X射線和半徑-光度）導致每個光源的光度距離完全不同。除非一個或兩個數據集（UV/X射線和半徑光度）沒有正確解釋某些影響，否則這種情況不會發生。我們的研究發表在《皇家天文學會月刊》上。
此外，從這兩個關系中獲得的宇宙學參數非常不同，與半徑-光度關系相比，紫外線/X射線關系更喜歡當今宇宙中有更多的物質含量。此外，從紫外線/X射線關系測量中確定的宇宙學參數值與使用標準宇宙學探測器確定的值顯著不同。這給我們留下了試圖發現差異原因的難題。
塵埃在星系中的作用
通過比較58個源中每一個源的兩個光度距離的差異，我們發現從UV/X射線關系中確定的光度距離系統地大于從半徑-光度關系中推斷的光度距離。與博澤納·車爾尼（理論物理中心）一起，我意識到這種效應可能是由塵埃引起的，塵埃吸收并散射了從AGN到我們的視線上的紫外線和X射線光子。
盡管觀測到的58個類星體位于遠離銀河系塵埃云的天空區域（見上圖），但它們位于包含大量塵埃云的星系中，發射的光子必須穿過這些塵埃云才能到達我們的望遠鏡。
在我們最近發表在《天體物理學雜志》上的研究中，我們明確表明，塵埃導致的發射光子消光總是導致從AGN關聯中推斷的兩個光度距離之間的非零差異，這種差異要么是正的，要么是負的，具體取決于X射線光子還是紫外線光子受影響更大。由于所有宇宙學模型的分布峰值都是正的，對于大多數類星體來說，AGN X射線輻射的消失似乎比紫外光的消失更為顯著。
結論
AGN主星系中的塵埃主要阻礙了紫外線/X射線關系在宇宙學中的適用性，而半徑-光度關系似乎仍然可以將類星體變成標準蠟燭。盡管由于樣本量有限，半徑-光度關系的宇宙學約束仍然很弱，但該關系為使用類星體作為宇宙學探針提供了一線希望，尤其是在廣泛巡天的時代。
這個故事是Science X Dialog的一部分，研究人員可以在這里報告他們發表的研究文章的發現。請訪問此頁面了解有關ScienceX對話以及如何參與的信息。