В 1929 году Эдвин Хаббл опубликовал наблюдения, показывающие, что расстояния до галактик и их скорости коррелируют, и что эти расстояния определяются звездами, называемыми цефеидами . Астроном из Гарварда Генриетта Свон Ливитт обнаружила, что цефеида изменяется в зависимости от периода, который связан с ее абсолютной яркостью.
Она откалибровала этот эффект, и когда Хаббл сравнил вычисленные значения с наблюдаемой им яркостью, он смог определить их расстояния. Однако даже сегодня таким способом можно изучать только цефеиды в относительно близких галактиках. Чтобы расширить шкалу расстояний до более ранних периодов истории космоса, астрономы использовали сверхновые звезды , которые можно наблюдать на гораздо больших расстояниях. Сравнивая наблюдаемую яркость сверхновой с ее абсолютной яркостью на основе ее классификации, астрономы могут определить расстояние до нее; сравнивая это со скоростью родительской галактики (ее красное смещение, измеренное спектроскопически), получается «хаббловское отношение» скорости галактики к ее расстоянию. Наиболее надежными для этой цели в силу их космической однородности являются так называемые сверхновые типа Ia , которые считаются «стандартными свечами» — все они имеют одинаковую абсолютную яркость. Однако даже сверхновые становится труднее изучать таким образом, когда они находятся дальше; на сегодняшний день самая далекая сверхновая типа Ia с надежной оценкой скорости датируется примерно через 3 миллиарда лет после Большого взрыва .
Астрономы CfA Сюзанна Бизоньи, Франческа Чивано, Мартин Элвис и Пепи Фаббиано и их коллеги предлагают использовать квазары в качестве новой стандартной свечи. Самые далекие из известных квазаров были обнаружены примерно через семьсот миллионов лет после Большого взрыва, что значительно расширило диапазон красных смещений для стандартных свечей. Еще одним преимуществом квазаров является то, что за последние несколько лет были обнаружены сотни тысяч из них. Более того, физические процессы квазаров отличаются от процессов сверхновых, обеспечивая совершенно независимые измерения космологических параметров.
Новая диаграмма, предложенная астрономами, основана на их открытии тесной корреляции рентгеновского и ультрафиолетового излучения квазаров. В центре квазара находится сверхмассивная черная дыра , окруженная очень горячим диском аккреционного материала , который излучает ультрафиолетовый свет. Диск, в свою очередь, окружен горячим газом с электронами, движущимися со скоростью, близкой к скорости света , и когда ультрафиолетовые фотоны сталкиваются с этими электронами, их энергия увеличивается до рентгеновских лучей. Основываясь на своих предыдущих методах, команда проанализировала рентгеновские измерения 2332 далеких квазаров из нового каталога источников Chandra .и сравнил их с измерениями УФ-излучения из Sloan Digital Sky Survey . Они обнаружили, что уже известная тесная корреляция между яркостью УФ и рентгеновских лучей квазаров сохраняется в далеких квазарах на протяжении более 85% возраста Вселенной, становясь еще более тесной в более ранние времена. Отсюда следует, что эти две величины могут определять расстояние до любого квазара, и эти расстояния можно использовать для проверки космологических моделей. В случае подтверждения они предоставят астрономам новый инструмент для измерения свойств эволюционирующей Вселенной.
