Koristeći rijetke vrste divovskih promjenjivih zvijezda Cefeida kao kozmičke miljeke, astronomi su pronašli način za mjerenje udaljenosti do objekata tri puta dalje u svemiru nego što je to prije bilo moguće. Ali astronomi su pronašli način da koriste „ultra dugi period“ (ULP) cefidske varijable kao svjetionike za mjerenje udaljenosti do 300 milijuna svjetlosnih godina i više.
Klasični cefidi su svijetli, ali nakon 100 milijuna svjetlosnih godina od Zemlje, njihov signal se gubi među drugim svijetlim zvijezdama, rekao je Jonathan Bird, doktorski studij astronomije u državi Ohio, koji je raspravljao o svojim nalazima na konferenciji Američkog astronomskog društva u ponedjeljak.
Ali ULP su rijetka i ekstra svijetla klasa Cefeida koji pulsira vrlo sporo.
Astronomi su također dugo tvrdili da se cefidi ULP-a ne razvijaju na isti način kao ostali cefeidi. Međutim, u ovoj su studiji astronomi otkrili prve dokaze da se cefid ULP-a razvija na isti način kao i klasični cefeid.
Postoji nekoliko metoda izračuna udaljenosti do zvijezda, a astronomi često moraju kombinirati metode kako bi neizravno izmjerili udaljenost. Uobičajena analogija je ljestvica, a svaka nova metoda viši je stupanj iznad drugog. Na svakom novom koraku ljestvi kosmičke udaljenosti, zbrajaju se pogreške, smanjujući preciznost cjelokupnog mjerenja. Tako da je svaka pojedina metoda koja može preskočiti stepenice ljestvice cijenjena alat za ispitivanje svemira.
Krzysztof Stanek, profesor astronomije u državi Ohio, primijenio je tehniku izravnog mjerenja 2006. godine, kada je prvi put upotrijebio svjetlost koja izlazi iz binarnog zvjezdanog sustava u galaksiji M33 kako bi izmjerio udaljenost do te galaksije. M33 je 3 milijuna svjetlosnih godina od Zemlje.
Ova nova tehnika pomoću ULP cefeida je drugačija. To je neizravna metoda, ali ovo početno istraživanje sugerira da bi metoda radila za galaksije koje su mnogo udaljenije od M33.
„Otkrili smo da su cefidi ultra dugog vremena potencijalno moćan pokazatelj udaljenosti. Vjerujemo da bi mogli pružiti prva izravna mjerenja zvjezdanih udaljenosti galaksijama u rasponu od 50-100 megaparseka (150 milijuna - 326 milijuna svjetlosnih godina) i mnogo više od toga ", rekao je Stanek.
Budući da istraživači uglavnom ne bilježe cefeide ultra dugog razdoblja, malo ih je u astronomskom zapisu. Za ovu studiju, doktorski student Stanek, Bird i država Ohio, Jose Prieto, otkrio je iz literature literaturu 18 ULP-a.
Svaka se nalazila u obližnjoj galaksiji, kao što je Mali Magellanski oblak. Udaljenosti do tih obližnjih galaksija dobro su poznate, pa su astronomi iskoristili to znanje za kalibraciju udaljenosti do cefeida ULP-a.
Otkrili su da bi mogli pomoću ULP cefeida odrediti udaljenost s 10-20 postotnom pogreškom - stopijom tipičnom za druge metode koje čine ljestvicu kozmičke udaljenosti.
"Nadamo se da ćemo smanjiti ovu pogrešku jer sve više ljudi uzima u obzir cefide ULP-a u svojim zvjezdanim istraživanjima", rekao je Bird. "Ono što smo do sada pokazali je da metoda funkcionira u principu, a rezultati ohrabrujuće."
Bird je objasnio zašto su astronomi ignorirali ULP cefeide u prošlosti.
Cefidi kratkog razdoblja, oni koji svjetlucaju i zatamnjuju svakih nekoliko dana, čine dobre oznake udaljenosti u prostoru jer je njihovo razdoblje izravno povezano s njihovom svjetlošću - a astronomi mogu upotrijebiti tu informaciju svjetline za izračunavanje udaljenosti. Polaris, sjeverna zvijezda, dobro je poznata i klasična cefida.
Ali astronomi su oduvijek smatrali da cefidi ULP-a, koji posvjetljuju i zatamnjuju tokom nekoliko mjeseci ili duže, ne poštuju ovaj odnos. Veći su i sjajniji od tipičnog cefida. U stvari su veće i svjetlije od većine zvijezda; u ovoj studiji, na primjer, 18 cefida ULP-a kretalo se u veličini 12-20 puta većoj od mase našeg sunca.
Svjetlina im čini dobre markere na daljini, rekao je Stanek. Tipične cefide teže je uočiti u dalekim galaksijama, jer se njihovo svjetlo stapa s drugim zvijezdama. ULP cefeidi su dovoljno svijetli da se ističu.
Astronomi također dugo sumnjaju da se cefidi ULP-a ne razvijaju na isti način kao ostali cefidi. Međutim, u ovoj studiji, tim države Ohio pronašao je prve dokaze da se cefid ULP-a razvija kao što je to klasičniji cefeid.
Klasična cefeidica postat će toplije i hladnije mnogo puta tijekom svog životnog vijeka. Između, vanjski slojevi zvijezde postaju nestabilni, što uzrokuje promjene svjetline. Smatra se da cefidi ULP-a prolaze kroz ovo razdoblje nestabilnosti samo jednom i idu samo u jednom smjeru - od toplijeg do hladnijeg.
No, dok su astronomi prikupljali podatke iz različitih dijelova literature za ovu studiju, otkrili su da se jedan od cefida ULP-a - zvijezda u Malom magelanskom oblaku nazvanom HV829 - očito kreće u suprotnom smjeru.
Prije četrdeset godina, HV829 je pulsirao svakih 87,6 dana. Sada pulsira svakih 84,4 dana. Druga dva mjerenja pronađena u literaturi potvrđuju da se razdoblje neprestano smanjuje u desetljećima između, što ukazuje da se sama zvijezda smanjuje i postaje sve vruća.
Astronomi su zaključili da cefidi ULP-a mogu pomoći astronomima ne samo u mjerenju svemira, već i naučiti više o tome kako razvijaju vrlo masivne zvijezde.
Neki od ovih rezultata objavljeni su u časopisu Astrophysical Journal u travnju 2009. Od kada je taj rad napisan, astronomi države Ohio počeli su koristiti Veliki dvogledni teleskop u Tucsonu u Arizoni kako bi potražili više cepheida ULP-a. Stanek kaže da su u galaksiji M81 pronašli nekoliko dobrih kandidata, ali ti rezultati tek treba da budu potvrđeni.
Izvori: AAS, Državno sveučilište Ohio
