Wykorzystując rzadki typ gigantycznych gwiazd zmiennych Cefeid jako kosmiczne znaczniki mil, astronomowie znaleźli sposób pomiaru odległości do obiektów trzy razy dalej w przestrzeni niż to było wcześniej możliwe. Ale astronomowie znaleźli sposób na wykorzystanie zmiennych cefeid „ULP” jako latarni do pomiaru odległości do 300 milionów lat świetlnych i dalej.
Klasyczne cefeidy są jasne, ale ponad 100 milionów lat świetlnych od Ziemi ich sygnał ginie wśród innych jasnych gwiazd, powiedział Jonathan Bird, doktorant astronomii w stanie Ohio, który omawiał swoje odkrycia na konferencji American Astronomical Society w poniedziałek.
Ale ULP to rzadka i wyjątkowo jasna klasa cefeid, która pulsuje bardzo wolno.
Astronomowie od dawna uważali, że cefeidy ULP nie ewoluują w taki sam sposób, jak inne cefeidy. Jednak w tym badaniu astronomowie znaleźli pierwsze dowody ewolucji cefeidu ULP w taki sam sposób, jak klasycznego cefeidu.
Istnieje kilka metod obliczania odległości do gwiazd, a astronomowie często muszą łączyć metody pośredniego pomiaru odległości. Zwykłą analogią jest drabina, z każdą nową metodą wyższym szczeblem ponad drugą. Na każdym nowym szczeblu kosmicznej drabiny odległości błędy sumują się, zmniejszając dokładność ogólnego pomiaru. Tak więc każda pojedyncza metoda, która może pominąć szczeble drabiny, jest cennym narzędziem do badania wszechświata.
Krzysztof Stanek, profesor astronomii w Ohio State, zastosował technikę pomiaru bezpośredniego w 2006 r., Kiedy po raz pierwszy wykorzystał światło wychodzące z układu gwiazd podwójnych w galaktyce M33. M33 jest 3 miliony lat świetlnych od Ziemi.
Ta nowa technika z użyciem cefeid ULP jest inna. Jest to metoda pośrednia, ale wstępne badanie sugeruje, że metoda ta zadziałałaby dla galaktyk znajdujących się znacznie dalej niż M33.
„Odkryliśmy, że cefeidy o bardzo długim okresie czasu są potencjalnie silnym wskaźnikiem odległości. Uważamy, że mogą one zapewnić pierwsze bezpośrednie pomiary odległości gwiazdowej do galaktyk w zakresie 50-100 megaparseków (150 milionów - 326 milionów lat świetlnych) i znacznie dalej - powiedział Stanek.
Ponieważ badacze na ogół nie biorą pod uwagę cefeid o bardzo długim okresie, w zapisie astronomicznym jest ich niewiele. Jose Prieto, doktorant Stanek, Bird and Ohio State, odkrył w literaturze 18 cefeid ULP.
Każda znajdowała się w pobliskiej galaktyce, takiej jak Mała Chmura Magellana. Odległości do tych pobliskich galaktyk są dobrze znane, więc astronomowie wykorzystali tę wiedzę do kalibracji odległości do cefeid ULP.
Odkryli, że mogą używać cefeid ULP do określania odległości z błędem 10-20 procent - częstością typową dla innych metod, które składają się na kosmiczną drabinę odległości.
„Mamy nadzieję zmniejszyć ten błąd, ponieważ coraz więcej osób zauważa cefeidy ULP w swoich badaniach gwiazd”, powiedział Bird. „Jak dotąd pokazaliśmy, że metoda działa w zasadzie, a wyniki są zachęcające”.
Bird wyjaśnił, dlaczego astronomowie w przeszłości ignorowali cefeidy ULP.
Krótkotrwałe cefeidy, które rozjaśniają się i ściemniają co kilka dni, tworzą dobre markery odległości w przestrzeni, ponieważ ich okres jest bezpośrednio związany z ich jasnością - a astronomowie mogą wykorzystać te informacje o jasności do obliczenia odległości. Polaris, Gwiazda Północna, jest dobrze znanym i klasycznym cefeidem.
Ale astronomowie zawsze uważali, że cefeidy ULP, które rozjaśniają się i ściemniają w ciągu kilku miesięcy lub dłużej, nie przestrzegają tej relacji. Są większe i jaśniejsze niż typowy cefeid. W rzeczywistości są większe i jaśniejsze niż większość gwiazd; na przykład w tym badaniu 18 cefeid ULP miało wielkość od 12-20 razy większą niż masa naszego Słońca.
Stanek powiedział, że dzięki jasności stanowią dobre markery odległości. Typowe cefeidy są trudniejsze do wykrycia w odległych galaktykach, ponieważ ich światło wtapia się w inne gwiazdy. Cefeidy ULP są wystarczająco jasne, aby się wyróżnić.
Astronomowie od dawna podejrzewali, że cefeidy ULP nie ewoluują w taki sam sposób, jak inne cefeidy. Jednak w tym badaniu zespół stanu Ohio odkrył pierwsze dowody ewolucji cefeidu ULP, tak jak robi to bardziej klasyczny cefeid.
Klasyczny cefeid będzie coraz gorętszy i chłodniejszy w ciągu swojego życia. Pomiędzy nimi zewnętrzne warstwy gwiazdy stają się niestabilne, co powoduje zmiany jasności. Uważa się, że cefeidy ULP przechodzą ten okres niestabilności tylko raz i idą tylko w jednym kierunku - od cieplejszego do chłodniejszego.
Ale gdy astronomowie zgromadzili dane z różnych części literatury na potrzeby tego badania, odkryli, że jedna z cefeid ULP - gwiazda w Małej Obłoku Magellana nazwana HV829 - wyraźnie porusza się w przeciwnym kierunku.
Czterdzieści lat temu HV829 pulsował co 87,6 dni. Teraz pulsuje co 84,4 dni. Dwa inne pomiary znalezione w literaturze potwierdzają, że okres ten stale się kurczył w kolejnych dziesięcioleciach, co wskazuje, że sama gwiazda kurczy się i robi się cieplejsza.
Astronomowie doszli do wniosku, że cefeidy ULP mogą pomóc astronomom nie tylko zmierzyć wszechświat, ale także dowiedzieć się więcej o tym, jak ewoluują bardzo masywne gwiazdy.
Niektóre z tych wyników zostały opublikowane w czasopiśmie Astrophysical Journal w kwietniu 2009 r. Od czasu napisania tego artykułu astronomowie z Ohio State zaczęli używać dużego teleskopu lornetkowego w Tucson w Arizonie w celu znalezienia większej liczby cefeid ULP. Stanek mówi, że znaleźli kilku dobrych kandydatów w galaktyce M81, ale wyniki te nie zostały jeszcze potwierdzone.
Źródła: AAS, Ohio State University
