Παρατηρημένα πεδία σε NGC 300. Πιστωτική εικόνα: ESO Κάντε κλικ για μεγέθυνση
Τα αστέρια του Cepheid έχουν χρησιμοποιηθεί ως δείκτες απόστασης από την πρώιμη ανακάλυψη της Henrietta Leavitt σχεδόν εκατό χρόνια πριν. Από τα φωτογραφικά της δεδομένα σχετικά με έναν από τους γειτονικούς γαλαξίες του Γαλαξία, το Μικρό Μαγγελάνικο Σύννεφο, διαπίστωσε ότι η φωτεινότητα αυτών των αστεριών συσχετίζεται στενά με τις παλμούς τους.
Αυτή η σχέση περιόδου-φωτεινότητας, αφού βαθμονομηθεί, επιτρέπει τον ακριβή προσδιορισμό της απόστασης ενός γαλαξία μόλις ανακαλυφθούν τα Cepheids και μετρήθηκαν οι περίοδοι και τα μέσα μεγέθη τους.
Ενώ η μέθοδος Cepheid δεν φτάνει αρκετά μακριά στο Σύμπαν για να καθορίσει άμεσα κοσμολογικές παραμέτρους όπως η σταθερά Hubble, οι αποστάσεις Cepheid σε σχετικά κοντινούς γαλαξίες που έχουν επιλυθεί έχουν θέσει τα θεμέλια για μια τέτοια εργασία στο παρελθόν, όπως στο βασικό έργο διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble. στην κλίμακα εξωγαλαξιακής απόστασης. Το Cepheids αποτελεί πράγματι ένα από τα πρώτα βήματα στην κοσμική απόσταση.
Το τρέχον κύριο πρόβλημα με τη μέθοδο Cepheid είναι ότι η εξάρτησή του από τη μεταλλικότητα ενός γαλαξία, δηλαδή, το περιεχόμενό του σε στοιχεία βαρύτερα από το υδρογόνο και το ήλιο, δεν έχει μετρηθεί ποτέ με ακρίβεια μέχρι στιγμής. Μια άλλη ενδιαφέρουσα δυσκολία με τη μέθοδο είναι το γεγονός ότι η συνολική απορρόφηση του φωτός του Cepheid στο δρόμο της προς τη Γη, και ιδίως η ποσότητα απορρόφησης εντός του γαλαξία-ξενιστή του Cepheid, πρέπει να καθοριστεί με ακρίβεια για να αποφευχθούν σημαντικά σφάλματα στον προσδιορισμό της απόστασης.
Για να αντιμετωπίσει αυτό το πρόβλημα, ο Wolfgang Gieren (Πανεπιστήμιο Concepcion, Χιλή) και η ομάδα του επινόησαν ένα μεγάλο πρόγραμμα στο ESO: το έργο Araucaria. Στόχος του είναι η απόκτηση αποστάσεων σε σχετικά κοντινούς γαλαξίες με ακρίβεια καλύτερη από 5 τοις εκατό.
Ένας από τους βασικούς γαλαξίες του έργου Araucaria της ομάδας είναι ο όμορφος γαλαξίας NGC 300 κοντά στην ομάδα Sculptor. Σε μια έρευνα απεικόνισης ευρέως πεδίου που πραγματοποιήθηκε στο τηλεσκόπιο 2,2 m ESO / MPG στο La Silla το 1999-2000, η ομάδα είχε ανακαλύψει περισσότερες από εκατό μεταβλητές Cepheid που εκτείνονται σε ένα ευρύ φάσμα στην περίοδο παλμών. Εικόνες του γαλαξία και μερικά από τα Cepheids του από αυτά τα δεδομένα κυκλοφόρησαν στο ESO Press Photos 18a-h το 2002. Πέρυσι, η ομάδα παρουσίασε την απόσταση NGC 300 όπως προήλθε από αυτές τις οπτικές εικόνες σε ζώνες V και I.
Η ομάδα συμπλήρωσε αυτό το μοναδικό σύνολο δεδομένων με νέα δεδομένα που ελήφθησαν με την κάμερα υπερύθρων ISAAC και το φασματόμετρο στο τηλεσκόπιο VLT Antu 8,2 m της ESO.
«Υπάρχουν τρία ουσιαστικά πλεονεκτήματα στην εργασία απόστασης Cepheid όταν χρησιμοποιούνται εικόνες που λαμβάνονται μέσω κοντινών υπέρυθρων ζωνών αντί για οπτικά δεδομένα», λέει ο Wolfgang Gieren. Το πιο σημαντικό κέρδος είναι το γεγονός ότι η απορρόφηση του φωτός του αστεριού στο εγγύς υπέρυθρο, και ιδιαίτερα στη ζώνη Κ, μειώνεται δραματικά σε σύγκριση με την επίδραση που έχει η διαστρική ύλη σε ορατά μήκη κύματος. Ένα δεύτερο πλεονέκτημα είναι ότι οι καμπύλες φωτός Cepheid στο υπέρυθρο έχουν μικρότερα πλάτη και είναι πολύ πιο συμμετρικές από τα οπτικά τους αντίστοιχα, καθιστώντας δυνατή τη μέτρηση της μέσης φωτεινότητας της ζώνης Κ του Cepheid από πολύ λίγες και κατ 'αρχήν από μία μόνο παρατήρηση στο γνωστή φάση παλμού. Αντίθετα, η οπτική εργασία απαιτεί την παρακολούθηση των καμπυλών πλήρους φωτός για τον προσδιορισμό των ακριβών μέσων μεγεθών. Το τρίτο βασικό πλεονέκτημα στο υπέρυθρο είναι η μειωμένη ευαισθησία της σχέσης-φωτεινότητας περιόδου με τη μεταλλικότητα και η ανάμειξη με άλλα αστέρια στα γεμάτα πεδία ενός μακρινού γαλαξία.
Λαμβάνοντας αυτό υπόψη, ένας από τους κύριους σκοπούς του Μεγάλου Προγράμματος της ομάδας ήταν η διεξαγωγή παρατηρήσεων παρακολούθησης των υπέρυθρων ακτίνων του Cepheids στους γαλαξίες-στόχους του έργου τους, οι οποίες είχαν προηγουμένως ανακαλυφθεί σε οπτικές έρευνες ευρέος πεδίου.
Βαθές εικόνες στις ζώνες J και K τριών πεδίων στο NGC 300 που περιέχουν 16 Cepheids λήφθηκαν με το VLT / ISAAC το 2003.
«Η υψηλή ποιότητα των δεδομένων επέτρεψε μια πολύ ακριβή μέτρηση των μέσων μεγεθών J- και K- των Cepheids από μόλις 2 παρατηρήσεις κάθε αστεριού που λήφθηκαν σε διαφορετικές χρονικές στιγμές», λέει ο Grzegorz Pietrzynski, άλλο μέλος της ομάδας, επίσης από το Concepcion .
Χρησιμοποιώντας αυτά τα αξιοσημείωτα δεδομένα, κατασκευάστηκαν οι σχέσεις περιόδου-φωτεινότητας. «Είναι οι πιο ακριβείς σχέσεις υπερύθρων PL που έχουν ληφθεί ποτέ για ένα δείγμα Cepheid σε έναν γαλαξία πέρα από τα Magellanic Clouds», τονίζει ο Wolfgang Gieren.
Η ολική απορρόφηση του φωτός («κοκκίνισμα») των Cepheids στο NGC 300 επιτεύχθηκε συνδυάζοντας τις τιμές για την απόσταση του γαλαξία που αποκτήθηκε στις διάφορες οπτικές και σχεδόν υπέρυθρες ζώνες στις οποίες παρατηρήθηκε το NGC 300. Αυτό οδήγησε στην ανακάλυψη ότι υπάρχει πολύ σημαντική συμβολή στην ολική ερυθρότητα από την ενδογενή απορρόφηση έως το NGC 300. Αυτή η εγγενής απορρόφηση έχει σημαντική επίδραση στον προσδιορισμό της απόστασης αλλά δεν είχε ληφθεί υπόψη προηγουμένως.
Η ομάδα μπόρεσε να μετρήσει την απόσταση έως το NGC 300 με την άνευ προηγουμένου συνολική αβεβαιότητα μόνο περίπου 3 τοις εκατό. Οι αστρονόμοι διαπίστωσαν ότι το NGC 300 βρίσκεται 6,13 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά.
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο ειδήσεων ESO
