Havaitut kentät NGC 300: ssa. Kuvan luotto: ESO Klikkaa suuremmaksi
Cepheid-sykkiviä tähtiä on käytetty etäisyyden indikaattoreina Henrietta Leavittin varhaisesta löytöstä melkein sata vuotta sitten. Yhden Linnunradan naapurigalakseista, Pienestä Magellanin pilvestä, koskeneiden valokuvatietojen perusteella hän huomasi, että näiden tähtien kirkkaus korreloi tiiviisti pulsaatiokausiensa kanssa.
Tämä kalibroidun ajanjakson valoisussuhde mahdollistaa galaksin tarkan etäisyyden määrittämisen, kun kefeidit on löydetty siitä ja niiden jaksot ja keskimääräiset suuruudet on mitattu.
Vaikka Cepheid-menetelmä ei ole riittävän kaukana maailmankaikkeudessa kosmologisten parametrien, kuten Hubble-vakion, määrittämiseksi suoraan, Cepheid-etäisyydet suhteellisen läheisiin ratkaistuihin galakseihin ovat rakentaneet perustan tällaiselle työlle aiemmin, kuten Hubble-avaruusteleskoopin avainprojektissa. extragalaktisella etäisyysvaa'alla. Kefeidit ovat todellakin yksi ensimmäisistä askeleista kosmisessa etäisyysportaassa.
Kefeidimenetelmän nykyinen pääongelma on, että sen riippuvuutta galaksin metallisuudesta, toisin sanoen sen pitoisuudesta raskaammissa alkuaineissa kuin vety ja helium, ei ole koskaan toistaiseksi mitattu tarkasti. Toinen mielenkiintoinen vaikeus menetelmässä on se, että Cepheidin valon kokonaisabsorptio matkalla Maahan ja erityisesti kefididin isäntägalaksissa olevan absorption määrä on määritettävä tarkasti, jotta vältetään etäisyyden määrittämisessä merkittävät virheet.
Tämän ongelman ratkaisemiseksi Wolfgang Gieren (Concepcionin yliopisto, Chile) ja hänen tiiminsä suunnittelivat suuren ESO-ohjelman: Araucaria-hankkeen. Sen tavoitteena on saada etäisyydet suhteellisen lähellä oleviin galakseihin tarkkuudella, joka on parempi kuin 5 prosenttia.
Yksi ryhmän Araucaria-projektin tärkeimmistä galakseista on Sculptor-ryhmän kaunis, lähellä kasvoja oleva galaksi NGC 300. La Solilla ESO / MPG-2,2 m: n teleskoopilla vuosina 1999–2000 suoritetussa laajakenttäkuvaustutkimuksessa ryhmä oli löytänyt yli sata Cepheid-muuttujaa, jotka kattavat laajan pulsaatioalueen. Kuvia galaksista ja osa sen kefeideistä näistä tiedoista julkaistiin ESO Press Photos 18a-h: ssa vuonna 2002. Viime vuonna ryhmä esitti NGC 300: n etäisyyden, joka oli johdettu näistä optisista kuvista V- ja I-kaistoilla.
Tiimi täydensi tätä ainutlaatuista tietojoukkoa uusilla tiedoilla, jotka otettiin ISAAC-läheisen infrapunakameran ja spektrometrin avulla ESOn 8,2 m: n VLT Antu-teleskoopilla.
"Cepheid-etäisyystyöllä on kolme merkittävää etua, kun optisen datan sijasta käytetään lähi-infrapunakaistan kautta saatuja kuvia", sanoo Wolfgang Gieren. Tärkein voitto on se, että tähtivalon absorptio lähi-infrapunassa ja erityisesti K-kaistalla on dramaattisesti heikentynyt verrattuna vaikutukseen, jonka tähteiden välisellä aineella on näkyvillä aallonpituuksilla. Toinen etu on, että infrapuna-Cepheid-valokäyrillä on pienemmät amplitudit ja ne ovat paljon symmetrisempiä kuin niiden optiset vastineet, minkä ansiosta on mahdollista mitata Cepheidin keskimääräinen K-kaistan kirkkaus vain harvoista ja periaatteessa yhdestä havainnosta tunnettu pulsaatiovaihe. Sen sijaan optinen työ vaatii täydellisten valokäyrien tarkkailua tarkkojen keskiarvojen määrittämiseksi. Kolmas perusetu infrapunassa on jakson valoisuuden pienentynyt herkkyys suhteessa metallisuuteen ja sekoittumiseen muihin tähtiin kaukaisen galaksin tungosta kentissä.
Kun tämä otetaan huomioon, yksi ryhmän suuren ohjelman päätarkoituksista on ollut läheisten infrapunavalvonnan seuraaminen kefeideistä heidän projektin kohdegalakseissa, jotka on aiemmin havaittu optisissa laajakenttotutkimuksissa.
VLT / ISAAC: lla otettiin vuonna 2003 NGC 300: n kolmen kentän J- ja K-kaistojen syvät kuvat, jotka sisälsivät 16 kefeidiä.
"Tietojen korkea laatu mahdollisti erittäin tarkan mittauksen kefeidien keskimääräisissä J- ja K-voimakkuuksissa kunkin tähden vain 2 havainnosta, jotka saatiin eri aikoina", kertoo ryhmän toinen jäsen Grzegorz Pietrzynski myös Concepcionista. .
Näitä merkittäviä tietoja käyttämällä rakennettiin jakson valoisuuden suhteet. "Ne ovat kaikkein tarkimpia infrapuna-PL-suhteita, joita on koskaan saatu Cepheid-näytteestä galaksissa Magellanin pilvien ulkopuolella", korostaa Wolfgang Gieren.
Kefeidien kokonaisvalon absorptio (”punoitus”) NGC 300: ssa saatiin yhdistämällä galaksin etäisyyden arvot, jotka saatiin erilaisissa optisissa ja lähellä infrapunakaistoissa, joissa NGC 300 havaittiin. Tämä johti havaintoon, että NGC 300: lle ominaisella absorptiolla on erittäin merkittävä vaikutus kokonaan punoittuvuuteen. Tällä sisäisellä absorptiolla on tärkeä vaikutus etäisyyden määrittämiseen, mutta sitä ei ollut otettu aiemmin huomioon.
Ryhmä pystyi mittaamaan etäisyyden NGC 300: een ennennäkemättömällä kokonaisvarmuudella vain noin 3 prosenttia. Tähtitieteilijät havaitsivat, että NGC 300 sijaitsee 6,13 miljoonan valovuoden päässä.
Alkuperäinen lähde: ESO-lehdistötiedote
