Χρησιμοποιώντας έναν σπάνιο τύπο γιγαντιαίων μεταβλητών αστεριών Cepheid ως κοσμικούς σημειωτές, οι αστρονόμοι έχουν βρει έναν τρόπο μέτρησης αποστάσεων προς αντικείμενα τρεις φορές πιο μακριά στο διάστημα από ό, τι ήταν δυνατόν στο παρελθόν. Όμως, οι αστρονόμοι έχουν βρει έναν τρόπο να χρησιμοποιήσουν τις μεταβλητές Cepheid "ultra long period" (ULP) ως φάρους για να μετρήσουν αποστάσεις έως και 300 εκατομμύρια έτη φωτός και μετά.
Τα κλασικά cepheids είναι φωτεινά, αλλά μετά από 100 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη, το σήμα τους χάνεται μεταξύ άλλων φωτεινών αστεριών, δήλωσε ο Jonathan Bird, διδακτορικός φοιτητής στην αστρονομία στο Ohio State, ο οποίος συζήτησε τα ευρήματά του στο συνέδριο της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας τη Δευτέρα.
Αλλά τα ULPs είναι μια σπάνια και εξαιρετικά φωτεινή κατηγορία Cepheid, η οποία παλμό πολύ αργά.
Οι αστρονόμοι έχουν επίσης από καιρό σκεφτεί ότι τα ULP cepheids δεν εξελίσσονται με τον ίδιο τρόπο όπως και άλλα cepheids. Σε αυτή τη μελέτη, ωστόσο, οι αστρονόμοι βρήκαν τις πρώτες ενδείξεις ότι ένα ULP cepheid εξελίχθηκε με τον ίδιο τρόπο όπως ένα κλασικό Cepheid.
Υπάρχουν αρκετές μέθοδοι για τον υπολογισμό της απόστασης από τα αστέρια και οι αστρονόμοι συχνά πρέπει να συνδυάζουν μεθόδους για να μετρήσουν έμμεσα μια απόσταση. Η συνήθης αναλογία είναι μια σκάλα, με κάθε νέα μέθοδο ένα υψηλότερο σκαλοπάτι πάνω από την άλλη. Σε κάθε νέο σκαλοπάτι της κοσμικής απόστασης σκάλας, τα σφάλματα αυξάνονται, μειώνοντας την ακρίβεια της συνολικής μέτρησης. Έτσι, κάθε μέθοδος που μπορεί να παραλείψει τα σκαλοπάτια της σκάλας είναι ένα πολύτιμο εργαλείο για την ανίχνευση του σύμπαντος.
Ο Krzysztof Stanek, καθηγητής αστρονομίας στο Ohio State, εφάρμοσε μια τεχνική άμεσης μέτρησης το 2006, όταν χρησιμοποίησε το φως που προέκυψε από ένα δυαδικό σύστημα αστεριών στον γαλαξία M33 για να μετρήσει την απόσταση από αυτόν τον γαλαξία για πρώτη φορά. Το M33 απέχει 3 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη.
Αυτή η νέα τεχνική που χρησιμοποιεί ULP cepheids είναι διαφορετική. Είναι μια έμμεση μέθοδος, αλλά αυτή η αρχική μελέτη δείχνει ότι η μέθοδος θα λειτουργούσε για γαλαξίες που είναι πολύ πιο μακριά από το M33.
«Βρήκαμε ότι τα εξαιρετικά μεγάλης διάρκειας cepheids είναι ένας εν δυνάμει ισχυρός δείκτης απόστασης. Πιστεύουμε ότι θα μπορούσαν να παρέχουν τις πρώτες άμεσες αστρικές μετρήσεις απόστασης στους γαλαξίες στην περιοχή των 50-100 megaparsecs (150 εκατομμύρια - 326 εκατομμύρια έτη φωτός) και πολύ πέρα από αυτό », δήλωσε ο Stanek.
Επειδή οι ερευνητές γενικά δεν λαμβάνουν υπόψη τα εξαιρετικά μακράς περιόδου cepheids, υπάρχουν λίγα από αυτά στο αστρονομικό αρχείο. Για τη μελέτη αυτή, ο διδακτορικός φοιτητής του Στάνικ, Πουλί και Οχάιο, Χοσέ Πριέτο, αποκάλυψε 18 κηλίδες ULP από τη βιβλιογραφία.
Ο καθένας βρισκόταν σε έναν κοντινό γαλαξία, όπως το Μικρό Μαγγελάνικο Σύννεφο. Οι αποστάσεις σε αυτούς τους κοντινούς γαλαξίες είναι γνωστές, οπότε οι αστρονόμοι χρησιμοποίησαν αυτή τη γνώση για να βαθμονομήσουν την απόσταση από τα ULP cepheids.
Διαπίστωσαν ότι θα μπορούσαν να χρησιμοποιούν ULP cepheids για να προσδιορίσουν την απόσταση με ένα σφάλμα 10-20 τοις εκατό - ένα ποσοστό τυπικό για άλλες μεθόδους που αποτελούν την κοσμική κλίμακα απόστασης.
«Ελπίζουμε να μειώσουμε αυτό το σφάλμα καθώς περισσότεροι άνθρωποι λαμβάνουν υπόψη τα ULP cepheids στις αστρικές έρευνες», δήλωσε ο Bird. "Αυτό που έχουμε δείξει μέχρι στιγμής είναι ότι η μέθοδος λειτουργεί καταρχήν και τα αποτελέσματα είναι ενθαρρυντικά."
Ο Bird εξήγησε γιατί οι αστρονόμοι έχουν αγνοήσει το ULP cepheids στο παρελθόν.
Τα cepheids μικρής περιόδου, εκείνα που φωτίζουν και εξασθενούν κάθε λίγες μέρες, κάνουν καλό δείκτη απόστασης στο διάστημα, επειδή η περίοδος τους σχετίζεται άμεσα με τη φωτεινότητά τους - και οι αστρονόμοι μπορούν να χρησιμοποιήσουν αυτές τις πληροφορίες φωτεινότητας για να υπολογίσουν την απόσταση. Το Polaris, το North Star, είναι ένα πολύ γνωστό και κλασικό cepheid.
Αλλά οι αστρονόμοι πάντα πίστευαν ότι το ULP cepheids, που φωτίζεται και εξασθενίζει κατά τη διάρκεια μερικών μηνών ή περισσότερο, δεν υπακούει σε αυτήν τη σχέση. Είναι μεγαλύτερα και φωτεινότερα από το τυπικό cepheid. Στην πραγματικότητα, είναι μεγαλύτερα και φωτεινότερα από τα περισσότερα αστέρια. Σε αυτή τη μελέτη, για παράδειγμα, τα 18 ULP cepheids κυμαίνονταν σε μέγεθος από 12-20 φορές τη μάζα του ήλιου μας.
Η φωτεινότητα τους κάνει καλό δείκτη απόστασης, είπε ο Stanek. Τα τυπικά cepheids είναι πιο δύσκολο να εντοπιστούν σε απομακρυσμένους γαλαξίες, καθώς το φως τους συνδυάζεται με άλλα αστέρια. Τα cepheids ULP είναι αρκετά φωτεινά για να ξεχωρίζουν.
Οι αστρονόμοι υποπτεύονται επίσης από καιρό ότι το ULP cepheids δεν εξελίσσεται με τον ίδιο τρόπο όπως και τα άλλα cepheids. Σε αυτήν τη μελέτη, ωστόσο, η ομάδα του Κράτους του Οχάιο βρήκε τις πρώτες ενδείξεις ότι ένα ULP cepheid εξελίχθηκε όπως ένα πιο κλασικό cepheid.
Ένα κλασικό cepheid θα αναπτυχθεί πιο ζεστό και πιο δροσερό πολλές φορές κατά τη διάρκεια της ζωής του. Στο μεταξύ, τα εξωτερικά στρώματα του αστεριού γίνονται ασταθή, γεγονός που προκαλεί τις αλλαγές στη φωτεινότητα. Τα ULP cepheids πιστεύεται ότι περνούν αυτήν την περίοδο αστάθειας μόνο μία φορά και πηγαίνουν σε μία μόνο κατεύθυνση - από πιο ζεστό σε πιο κρύο.
Όμως, καθώς οι αστρονόμοι συγκέντρωσαν δεδομένα από διαφορετικά μέρη της βιβλιογραφίας για αυτήν τη μελέτη, ανακάλυψαν ότι ένα από τα ULP cepheids - ένα αστέρι στο Μικρό Μαγγελάνικο Σύννεφο με το όνομα HV829 - κινείται σαφώς στην αντίθετη κατεύθυνση.
Πριν από σαράντα χρόνια, το HV829 παλμούσε κάθε 87,6 ημέρες. Τώρα παλμό κάθε 84,4 ημέρες. Δύο άλλες μετρήσεις που βρέθηκαν στη βιβλιογραφία επιβεβαιώνουν ότι η περίοδος συρρικνώνεται σταθερά τις δεκαετίες στο μεταξύ, πράγμα που δείχνει ότι το ίδιο το αστέρι συρρικνώνεται και γίνεται πιο ζεστό.
Οι αστρονόμοι κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι το ULP cepheids μπορεί να βοηθήσει τους αστρονόμους να μετρήσουν όχι μόνο το σύμπαν, αλλά και να μάθουν περισσότερα για το πώς εξελίσσονται τα τεράστια αστέρια.
Μερικά από αυτά τα αποτελέσματα αναφέρθηκαν στο περιοδικό Astrophysical Journal τον Απρίλιο του 2009. Από τότε που γράφτηκε το έγγραφο, οι αστρονόμοι του Οχάιο άρχισαν να χρησιμοποιούν το μεγάλο διοφθαλμικό τηλεσκόπιο στο Tucson της Αριζόνα για να αναζητήσουν περισσότερα ULP cepheids. Ο Στάνεκ λέει ότι έχουν βρει μερικούς καλούς υποψηφίους στον γαλαξία M81, αλλά αυτά τα αποτελέσματα δεν έχουν ακόμη επιβεβαιωθεί.
Πηγές: AAS, Πανεπιστήμιο του Οχάιο
