Nova natančna določitev razdalje do sosednje galaksije
Po skoraj desetletju skrbnih opazovanj je mednarodna skupina astronomov izmerila razdaljo do naše sosednje galaksije Velikega Magellanovega oblaka bolj natančno kot kdajkoli doslej.
Nova meritev tudi izboljšuje naše poznavanje hitrosti širjenja vesolja – Hubblovo konstanto in je ključen korak do razumevanja narave skrivnostne temne energije, ki je vzrok pospešenega širjenja vesolja. Skupina je uporabila ESO-ve teleskope na observatoriju La Silla v Čilu in tudi druge po svetu. Rezultati so bili objavljeni v reviji Nature 7. marca 2013.
Astronomi proučujejo velikost vesolja najprej z meritvami razdalj do bližnjih objektov, ki jih potem uporabijo kot standardne svetilnike [1] za določitev razdalj vse globlje v vesolju.
Vendar je natančnost postopka odvisna od natančnosti njegovega najšibkejšega člena. Vse do zdaj je bilo določanje razdalje do ene od nam najbližjih galaksij, Velikega Magellanovega oblaka (Large Magellanic Cloud - LMC) težavno. Je pa ključnega pomena, saj uporabljamo zvezde v tej galaksiji za določanje razdalj do bolj oddaljenih galaksij.
Skrbna opazovanja redke skupine dvojnih zvezd so skupini astronomov omogočila določitev mnogo bolj natančne vrednosti razdalje do LMC: 163.000 svetlobnih let.
"Sem zelo vznemirjen, saj astronomi zadnjih sto let poizkušajo natančno izmeriti razdaljo do Velikega Magellanovega oblaka in izkazalo se je, da je to izjemno težko", je rekel Wolfgang Gieren (Universidad de Concepción, Čile) in eden od vodij skupine. "Zdaj smo rešili ta problem in dobili rezultat, ki je dokazano natančen na 2%."
Izboljšanje meritve razdalje do LMC nam izboljšuje tudi poznavanje razdalj do mnogih spremenljivih zvezd tipa kefeid [2]. Te svetle pulzirajoče zvezde se uporablja kot standardne svetilnike za meritve razdalj bolj oddaljenih galaksij in določitev hitrosti širjenja vesolja – Hubblovo konstanto. Hkrati je to osnova za raziskovanje vesolja vse do najbolj oddaljenih galaksij, ki jih lahko vidimo z današnjimi teleskopi. Tako nam bolj natančna razdalja do LMC takoj zmanjša napako sedanjih meritev vesoljskih razdalj.
Astronomi so izmerili razdaljo LMC z opazovanjem redkih tesnih parov zvezd, znanih pod imenom prekrivalne dvojne zvezde [3]. Ker se te zvezde gibljejo ena okoli druge, gredo tudi ena pred drugo. Ko se to zgodi (gledano z Zemlje) njuna skupna svetlost upade dvakrat: ko gre prva zvezda pred drugo in za nekoliko drugačno vrednost, ko gre za njo [4].
Z natančnim spremljanjem teh sprememb svetlosti in meritvami orbitalnih hitrosti zvezd lahko izračunamo velikost zvezd, njihovo maso in druge podrobnosti njihove orbite. Ko vse to združimo z natančnimi meritvami skupne svetlosti in barve zvezd [5], pridemo do zelo natančnih razdalj.
To metodo so uporabljali že prej, vendar le z vročimi zvezdami. Vendar je treba v tem primeru privzeti določene predpostavke in dobljene razdalje niso tako natančne, kot bi bilo zaželjeno. Zdaj pa so prvič identificirali osem izjemno redkih prekrivalnih dvojnic, kjer sta obe zvezdi hladnejši rdeči orjakinji [6]. Te zvezde so zelo natančno proučili in določili mnogo bolj natančne vrednosti razdalj – z natančnostjo do okoli 2%.
"ESO je omogočil odlično podporo teleskopov in inštrumentov za vsa potrebna opazovanja pri tem projektu: HARPS za izjemno natančne radialne hitrosti razmeroma šibkih zvezd in SOFI za natančne meritve svetlosti zvezd v infrardeči svetlobii," dodaja Grzegorz Pietrzyński (Universidad de Concepción, Čile in Warsaw University Observatory, Poljska), glavni avtor novega članka v reviji Nature.
"Delamo na nadaljnji izboljšavi naše metode v upanju, da v nekaj naslednjih letih dosežemo 1% natančnost razdalje do LMC. To bo imelo daljnosežne posledice ne le za kozmologijo, ampak za mnoga področja astrofizike," zaključuje Dariusz Graczyk, drugi avtor novega članka v reviji Nature.
---------------------------------------------------------
Opombe
[1] Standardni svetilniki so objekti znane svetlosti. Z opazovanjem njihove svetlosti lahko astronomi izračunajo razdaljo - bolj oddaljeni objekti so videti temnejši. Primeri tovrstnih standardnih svetilnikov so kefeidne spremenljivke [2] in supernove tipa Ia. Velika težava pri tem je kalibracija merila razdalje z najdbo razmeroma bližnjih primerov tovrstnih objektov, kjer lahko razdaljo določimo z drugimi metodami.
[2] Kefeidne spremenljivke so svetle nestabilne zvezde, ki pulzirajo in spreminjajo svetlost. Med hitrostjo sprememb in njihovo svetlostjo obstaja zelo jasna zveza. Kefeide, ki pulzirajo hitreje, so temnejše od tistih, ki pulzirajo počasneje. Ta zveza med periodo in izsevom nam omogoča, da jih uporabimo kot standardne svetilnike za meritve razdalj bližnjih galaksij.
[3] To delo je del dolgotrajnejšega projekta Araucaria, ki bo izboljšal meritve razdalj do bližnjih galaksij.
[4] Nihanja sija so odvisna od relativnih velikosti zvezd, njihove temperature in barve ter podrobnih lastnosti orbite.
[5] Barve so izmerjene s primerjavo svetlosti zvezd pri različnih bližnjih infrardečih valovnih dolžinah.
[6] Te zvezde so bile najdene med 35 milijoni zvezd, ki jih je v LMC proučeval projekt OGLE.
Več informacij
Ta raziskava je predstavljena v članku “An eclipsing binary distance to the Large Magellanic Cloud accurate to 2 per cent”, avtorjev G. Pietrzyński et al. in objavljena v reviji Nature 7. marca 2013.
Skupino sestavljajo G. Pietrzyński (Universidad de Concepción, Čile; Warsaw University Observatory, Poljska), D. Graczyk (Universidad de Concepción), W. Gieren (Universidad de Concepción), I. B. Thompson (Carnegie Observatories, Pasadena, ZDA), B., Pilecki (Universidad de Concepción; Warsaw University Observatory), A. Udalski (Warsaw University Observatory), I. Soszyński (Warsaw University Observatory), S. Kozłowski (Warsaw University Observatory), P. Konorski (Warsaw University Observatory), K. Suchomska (Warsaw University Observatory), G. Bono (Università di Roma Tor Vergata, Rim, Italija; INAF-Osservatorio Astronomico di Roma, Italija), P. G. Prada Moroni (Università di Pisa, Italija; INFN, Pisa, Italija), S. Villanova (Universidad de Concepción ), N. Nardetto (Laboratoire Fizeau, UNS/OCA/CNRS, Nice, Francija), F. Bresolin (Institute for Astronomy, Hawaii, ZDA), R. P. Kudritzki (Institute for Astronomy, Hawaii, ZDA), J. Storm (Leibniz Institute for Astrophysics, Potsdam, Nemčija), A. Gallenne (Universidad de Concepción), R. Smolec (Nicolaus Copernicus Astronomical Centre, Varšava, Poljska), D. Minniti (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Čile; Vatican Observatory, Italija), M. Kubiak (Warsaw University Observatory), M. Szymański (Warsaw University Observatory), R. Poleski (Warsaw University Observatory), Ł. Wyrzykowski (Warsaw University Observatory), K. Ulaczyk (Warsaw University Observatory), P. Pietrukowicz (Warsaw University Observatory), M. Górski (Warsaw University Observatory), P. Karczmarek (Warsaw University Observatory).
ESO je osrednja medvladna astronomska organizacija v Evropi in doslej v svetu najbolj produktiven zemeljski astronomski observatorij. Vzdržuje ga 15 držav: Avstrija, Belgija, Brazilija, Češka republika, Danska, Francija, Finska, Nemčija, Italija, Nizozemska, Portugalska, Španija, Švedska, Švica in Združeno kraljestvo. ESO izvršuje ambiciozen program, osredotočen na načrtovanje, gradnjo in upravljanje zmogljivih zemeljskih opazovalnih naprav, ki astronomom omogočajo, da pridejo do pomembnih znanstvenih odkritij. ESO igra vodilno vlogo pri promociji in organizaciji sodelovanja pri astronomskih raziskavah. ESO upravlja tri edinstvene opazovalne lokacije svetovnega formata v Čilu: La Silla, Paranal in Chajnantor. V Paranalu upravlja ESO Zelo velik teleskop, na svetu najnaprednejši astronomski observatorij za vidno svetlobo in dva pregledovalna teleskopa. VISTA deluje v infrardeči in je največji pregledovalni teleskop na svetu. Pregledni teleskop VLT je največji teleskop, namenjen izključno pregledovanju neba v vidni svetlobi. ESO je evropski partner revolucionarnega astronomskega teleskopa ALMA, največjega obstoječega astronomskega projekta. ESO trenutno načrtuje 39-metrski Evropski izjemno velik optični in bližnji infrardeči teleskop (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope – E-ELT), ki bo postal “največje oko zazrto v nebo na svetu”.
Otroška verzija novice: Space Scoop
Vir: ESO