Käyttämällä harvinaista tyyppiä suuria Cepheid-muuttuvia tähtiä kosmisina virstanpylväinä, tähtitieteilijät ovat löytäneet tavan mitata etäisyydet esineisiin kolme kertaa kauempana avaruudessa kuin aiemmin oli mahdollista. Mutta tähtitieteilijät ovat löytäneet tavan käyttää ”ultra long period” (ULP) Cepheid -muuttujia majakoina mittaamaan etäisyyksiä jopa 300 miljoonaan valovuoteen ja sen jälkeen.
Klassiset kefeidit ovat kirkkaita, mutta yli 100 miljoonan valovuoden päässä maapallosta niiden signaali katoaa muiden kirkkaiden tähtien joukosta, kertoi Ohion osavaltion tähtitieteen jatko-opiskelija Jonathan Bird, joka keskusteli löydöistään maanantaina pidetyssä American Astronomical Society -konferenssissa.
Mutta ULP: t ovat harvinainen ja erityisen kirkas Cepheid-luokka, joka sykeilee erittäin hitaasti.
Astronomit ovat myös jo pitkään ajatelleet, että ULP-kefeidit eivät kehity samalla tavalla kuin muut kekseidit. Tässä tutkimuksessa tähtitieteilijät kuitenkin löysivät ensimmäiset todisteet ULP-kefeidin kehittymisestä samalla tavalla kuin klassisen kefeidin ..
Tähtien etäisyyden laskemiseen on useita menetelmiä, ja tähtitieteilijöiden on usein yhdistettävä menetelmiä etäisyyden epäsuoraan mittaamiseksi. Tavallinen analogia on tikkaat, jokaisella uudella menetelmällä korkeampi askel toisen yläpuolella. Jokaisessa kosmisen etäisyysportaan vaiheessa virheet lisääntyvät, mikä vähentää kokonaismittauksen tarkkuutta. Joten mikä tahansa yksittäinen menetelmä, joka voi ohittaa tikkaiden rungot, on arvokas työkalu maailmankaikkeuden tutkimiseen.
Ohioin osavaltion tähtitieteen professori Krzysztof Stanek käytti suoraa mittaustekniikkaa vuonna 2006, kun hän käytti galaksin M33 binaaritähtijärjestelmästä ilmaantuvaa valoa ensimmäistä kertaa etäisyyden siihen galaksiin. M33 on 3 miljoonan valovuoden päässä maasta.
Tämä uusi tekniikka, jossa käytetään ULP-kefeidejä, on erilainen. Se on epäsuora menetelmä, mutta tämä ensimmäinen tutkimus viittaa siihen, että menetelmä toimisi galakseille, jotka ovat paljon kauempana kuin M33.
”Löysimme erittäin pitkät kefeidit mahdollisesti tehokkaaksi etäisyyden osoittimeksi. Uskomme, että ne voisivat tarjota ensimmäiset suorat tähtien etäisyyden mittaukset galakseille, joiden etäisyys on 50–100 megaparsekkaa (150 miljoonaa - 326 miljoonaa valovuotta) ja huomattavasti pidemmälle ”, Stanek sanoi.
Koska tutkijat eivät yleensä ota huomioon erittäin pitkiä ajanjaksoja kestäviä kefeidejä, tähtitieteellisessä tiedossa on vähän niitä. Tätä tutkimusta varten Stanekin, Birdin ja Ohion osavaltion tohtoriopiskelija Jose Prieto paljasti kirjallisuudesta 18 ULP-kefeidiä.
Jokainen sijaitsi lähellä olevassa galaksissa, kuten Pikku Magellanin pilvi. Etäisyydet näihin läheisiin galakseihin ovat hyvin tunnettuja, joten tähtitieteilijät käyttivät tätä tietoa kalibroidakseen etäisyyden ULP-kefeideihin.
He huomasivat voivansa käyttää ULP-kefeidejä etäisyyden määrittämiseen 10 - 20 prosentin virheellä - nopeus, joka on tyypillinen muille menetelmille, jotka muodostavat kosmisen etäisyys tikkaat.
"Toivomme vähentävän virhettä, kun useammat ihmiset ottavat ULP-kefeidit huomioon tähtitutkimuksissaan", Bird sanoi. "Toistaiseksi olemme osoittaneet, että menetelmä toimii periaatteessa ja tulokset ovat rohkaisevia."
Bird selitti miksi tähtitieteilijät ovat ohittaneet ULP-kefeidit aikaisemmin.
Lyhytaikaiset kefeidit, ne, jotka kirkastavat ja himmentävät muutaman päivän välein, tekevät hyviä etäisyysmerkkejä avaruudessa, koska niiden ajanjakso liittyy suoraan niiden kirkkauteen - ja tähtitieteilijät voivat käyttää tätä kirkkaustietoa etäisyyden laskemiseen. Polaris, North Star, on tunnettu ja klassinen kefeidi.
Mutta tähtitieteilijät ovat aina ajatelleet, että ULP-kefeidit, jotka kirkastuvat ja himmenevät muutaman kuukauden ajan tai pidempään, eivät noudata tätä suhdetta. Ne ovat suurempia ja kirkkaampia kuin tyypillinen kefeidi. Itse asiassa ne ovat suurempia ja kirkkaampia kuin useimmat tähdet; Esimerkiksi tässä tutkimuksessa 18 ULP-kefeidin koko vaihteli 12 - 20-kertaisesti auringon massaan nähden.
Kirkkaus tekee niistä hyviä etäisyysmerkkejä, Stanek sanoi. Tyypillisiä kefeidejä on vaikeampi havaita kaukaisissa galakseissa, koska niiden valo sekoittuu muihin tähtiin. ULP-kefeidit ovat riittävän kirkkaita erottumaan.
Tähtitieteilijät ovat myös pitkään epäilleet, että ULP-kefeidit eivät kehity samalla tavalla kuin muut kekseidit. Tässä tutkimuksessa Ohion osavaltion ryhmä kuitenkin löysi ensimmäiset todisteet ULP-kefeidin kehittymisestä klassisemman kekseidin tapaan.
Klassinen kefeidi kasvaa kuumemmaksi ja viileämmäksi monta kertaa elinaikanaan. Tähtien ulkokerrokset muuttuvat väliin epävakaiksi, mikä aiheuttaa muutoksia kirkkaudessa. ULP-kefeidien uskotaan käyvän läpi tämän epävakauden ajan vain kerran ja kulkevan vain yhteen suuntaan - kuumemmasta viileämmäksi.
Mutta kun tähtitieteilijät kokosivat tietoja tutkimusta varten käytetyn kirjallisuuden eri osista, he huomasivat, että yksi ULP-kefeideistä - tähti pienessä Magellanin pilvessä, nimeltään HV829 - liikkuu selvästi vastakkaiseen suuntaan.
Neljäkymmentä vuotta sitten HV829 pulssi 87,6 päivän välein. Nyt se sykkää joka 84.4 päivä. Kaksi muuta kirjallisuudessa löydettyä mittausta vahvistaa, että ajanjakso on kutistunut tasaisesti vuosikymmenien välillä, mikä osoittaa, että tähti itse kutistuu ja kuumenee.
Astronomit totesivat, että ULP-kefeidit voivat auttaa tähtitieteilijöitä paitsi mittaamaan maailmankaikkeutta, myös oppimaan lisää siitä, kuinka hyvin massiiviset tähdet kehittyvät.
Jotkut näistä tuloksista ilmoitettiin Astrophysical Journal -lehdessä huhtikuussa 2009. Tämän lehden kirjoittamisen jälkeen Ohion osavaltion tähtitieteilijät ovat alkaneet käyttää Suuren binokulaarisen kaukoputken avulla Tucsonissa, Arizonassa etsimään lisää ULP-kefeidejä. Stanek kertoo löytäneensä muutamia hyviä ehdokkaita galaksista M81, mutta nämä tulokset on vielä vahvistettava.
Lähteet: AAS, Ohion osavaltion yliopisto
