M31 i M33 są dwiema najbliższymi galaktykami spiralnymi i mogą stanowić podstawę do określania odległości do bardziej odległych galaktyk spiralnych i ograniczania szybkości rozszerzania się Wszechświata (stała Hubble'a). Stąd trafność i znaczenie kilku nowych badań, w których wykorzystano dane w bliskiej podczerwieni do ustalenia stałych odległości dla M31 (Andromeda) i M33 (Triangulum) (np. Gieren i in. 2013), a ich celem było zmniejszenie istniejących niepewności związanych z podstawowymi parametrami dla tych galaktyk. Rzeczywiście, niezawodne odległości dla M31 i M33 są szczególnie ważne w świetle nowej stałej oceny Hubble'a z satelity Planck, która jest przesunięta w stosunku do niektórych innych wyników, a różnica ta utrudnia wysiłki w celu ustalenia natury ciemnej energii (teoretyczna siła tajemnicza powodując przyspieszoną ekspansję Wszechświata).
Gieren i in. zauważył, że „szereg nowych oznaczeń odległości do M33… obejmuje zaskakująco duży przedział… co jest poważnym powodem do niepokoju. Jako druga najbliższa galaktyka spiralna dokładne określenie odległości [M33] jest kluczowym krokiem w procesie budowania kosmicznej drabiny odległości ”. Odnośnie M31, Riess i in. 2012 również zauważył, że „M31, najbliższy analog Galaktyki Mlecznej Drogi, od dawna dostarcza ważnych wskazówek pozwalających zrozumieć skalę Wszechświata.“
Nowe Gieren i Riess i in. odległości oparte są na obserwacjach w bliskiej podczerwieni, które są istotne, ponieważ promieniowanie z tej części spektrum elektromagnetycznego jest mniej wrażliwe niż dane optyczne na pochłanianie przez pył znajdujący się wzdłuż naszej linii wzroku (patrz rysunek poniżej). Właściwe uwzględnienie wpływu pyłu jest głównym problemem w pracy w kosmicznej skali odległości, ponieważ powoduje, że cele wydają się ciemniejsze. „różne założenia dotyczące [zaciemnienia pyłu] są głównym źródłem rozbieżności między różnymi oznaczeniami odległości dla M33.”Zauważył Gieren i in., To samo dotyczy odległości do M31 (patrz Riess i in.).
Gieren i Riess i in. odległości odpowiednio do M33 i M31 wyprowadzono z obserwacji cefeid. Cefeidy to klasa gwiazd zmiennych, które wykazują okresowe zmiany jasności (pulsują promieniowo). Cefeidy można stosować jako wskaźniki odległości, ponieważ okres pulsacji i średnia jasność są skorelowane. Związek ten odkryła Henrietta Leavitt na początku XX wieku. Relacja pseudookresowości do jasności uzyskana dla cefeidów M31 została przedstawiona poniżej.
Gieren i in. zaobserwował 26 cefeid w M33 i ustalił odległość ~ 2 740 000 lat świetlnych. Zespół dodał, że „Jako pierwsze nowoczesne badanie Cefeidy w bliskiej podczerwieni [od] M33 od… około 30 lat… uważamy tę pracę za dawno spóźnioną…„Astronomowie często podają odległości do obiektów w świetle lat świetlnych, co określa czas wymagany do tego, aby światło emitowane ze źródła dotarło do obserwatora. Pomimo (skończonej) prędkości światła wynoszącej 300 000 000 m / s promienie muszą pokonywać „astronomiczne” odległości. Spoglądanie w kosmos daje wyjątkową okazję, by zajrzeć w przeszłość.
Odległości do M33 pokazane poniżej przekazują przełomowe punkty w ewolucji wiedzy ludzkości. Rozproszenie w okolicach lat dwudziestych wynika częściowo z debaty dotyczącej tego, czy Droga Mleczna i Wszechświat są synonimami. Innymi słowy, czy galaktyki istnieją poza Drogą Mleczną? Temat został uwieczniony w słynnej wielkiej debacie (1920) z udziałem H. Shapleya i H. Curtisa (ten ostatni opowiadał się za skalą pozagalaktyczną). Przesunięcie między danymi sprzed 1930 r. I 1980 r. Wynika częściowo z prawie dwukrotnego wzrostu uznanej kosmicznej skali odległości około 1950 r. (Patrz także Feast 2000). Widoczny jest również rozproszenie związane z odległościami po 1980 r., Które jedynie wzmacniają znaczenie nowych precyzyjnych szacunków odległości.
Riess i in. uzyskano dane dla około 70 cefeid i wyznaczyło dla M31 odległość ~ 2 450 000 lat świetlnych. To ostatnie zostało potwierdzone przez nowe badanie Contreras Ramos i in. 2013 (d ~ 2 540 000 ly), którego szacunkowa odległość opierała się na danych dla gwiazd w gromadzie kulistej M31.
Potrzebne są najwyższej klasy instrumenty i teleskopy, aby uzyskać wiarygodne pomiary gwiazd w galaktykach w odległości prawie 3 000 000 milionów lat świetlnych. Gieren i in. wykorzystano 8,2-metrowy instrument Very Large Telescope (Yepun) pokazany poniżej, podczas gdy Riess i Contreras Ramos i in. przeanalizował obserwacje z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a. Riess i in. pozyskano obrazy M31 za pomocą nowej kamery Wide-field Camera 3, która zastąpiła kamerę Wide-field i Planetary Camera 2 („Kamera, która uratowała Hubble'a„) Podczas słynnej misji serwisowej w 2009 roku.
Nowe wyniki są zwieńczeniem stuletniego wysiłku mającego na celu zapewnienie dokładnych odległości dla lokalnych spiralnych krewnych naszej Galaktyki (M31 i M33). Jednak przesunięcie między Planckiem a niektórymi ustaleniami opartymi na Cefeid / SN stałej Hubble'a wymaga kontynuowania badań w celu zidentyfikowania niepewności związanych z metodami.
The Gieren i in. wyniki zostały zaakceptowane do publikacji w Astrophysical Journal (ApJ), a preprint jest dostępny na arXiv. Zarówno Riess, jak i Contreras Ramos i in. badania są również opublikowane w ApJ. Zainteresowany czytelnik, pragnący dodatkowych informacji na temat kosmicznej skali odległości i Cefeid, znajdzie następujące zasoby: artykuł AAVSO na temat Delta Cephei (imiennik dla klasy zmiennych Cefeid), Freedman i Madore (2010), Tammann i Reindl 2012, Fernie 1969, NASA / IPAC Extragalactic Database, G. Johnson Johnson Miss Leavitt's Stars: The Untold Story of Woman Who Discovery How to Measure the Universe, D. Fernie's Setting Sail for the Universe: Astronomers and ich odkrycia, Nick Allen's The Cefheid Distance Scale : A History, klasyczne cefeidy D. Turnera po 228 latach badań, J. Percy's Understanding Variable Stars.
