A csillagászok egy ritka típusú óriás Cepheid variábilis csillagok felhasználásával kozmikus mérföldköveket találtak arra, hogy a korábban lehetséges háromszor távolabb lehessen mérni a tárgyak távolságát. A csillagászok azonban megtaláltak egy módszert az „ultra hosszú időszak” (ULP) Cepheid változók beaconként történő felhasználására, hogy mérjék a távolságokat akár 300 millió fényévig vagy annál is tovább.
A klasszikus cefeidek fényesek, de a Földtől 100 millió fényévre túli jeleik elvesznek más fényes csillagok között - mondta Jonathan Bird, Ohio állambeli csillagászat doktori hallgató, aki hétfőn az Amerikai Csillagászati Társaság konferenciáján vitatta meg eredményeit.
Az ULP-k azonban a Cepheid ritka és extra fényes osztálya, amelyek nagyon lassan pulzálnak.
A csillagászok azt is régóta gondolják, hogy az ULP cefeidek nem úgy fejlődnek, mint más cefeidek. Ebben a tanulmányban azonban a csillagászok találták az első bizonyítékokat arra, hogy az ULP cefeid ugyanúgy fejlődik, mint a klasszikus cefeid.
Számos módszer létezik a csillagoktól való távolság kiszámítására, és a csillagászoknak gyakran módszereket kell kombinálniuk a távolság közvetett mérésére. A szokásos analógia a létra, mindegyik új módszerrel egy magasabb lépcső a másik fölé. A kozmikus távolság létra minden egyes új lépcsőjén a hibák összeadódnak, csökkentve a teljes mérés pontosságát. Tehát minden olyan módszer, amely áthidalhatja a létra lépcsőit, nagyra becsült eszköz az univerzum tesztelésére.
Krzysztof Stanek, az Ohio State csillagászati professzora egy közvetlen mérési technikát alkalmazott 2006-ban, amikor az M33 galaxisban egy bináris csillagrendszerből származó fényt használta először a távolság méréséig a galaxisig. Az M33 3 millió fényévnyire van a Földtől.
Ez az ULP-cefeideket alkalmazó új technika más. Ez egy közvetett módszer, de ez az első tanulmány azt sugallja, hogy a módszer olyan galaxisokon működne, amelyek messzebb vannak, mint az M33.
„Az ultra hosszú periódusú cefeideket potenciálisan nagy távolságmérőnek találtuk. Úgy gondoljuk, hogy az első közvetlen csillagtávolság-mérést elvégezhetnék a galaxisokon, 50–100 megaparszek (150 millió - 326 millió fényév) tartományban és ezen túl is ”- mondta Stanek.
Mivel a kutatók általában nem veszik figyelembe az ultra hosszú ideig tartó ceféideket, kevés ezek vannak a csillagászati nyilvántartásban. Ehhez a tanulmányhoz Stanek, Bird és Ohio állam doktori hallgatója Jose Prieto 18 ULP cefidet fedezett fel az irodalomból.
Mindegyik egy közeli galaxisban, például a Kis Magellán Felhőben található. E távolságok a közeli galaxisoktól közismertek, tehát a csillagászok ezeket az ismereteket használták az ULP-cefeidjektől való távolság kalibrálására.
Megállapították, hogy az ULP ceféidek segítségével 10-20 százalékos hibával meghatározzák a távolságot - ez az arány más, a kozmikus távolság létráját alkotó módszerekre jellemző.
"Reméljük, hogy csökkentjük ezt a hibát, mivel egyre több ember veszi figyelembe az ULP-cefeideket csillagfelméréseiben" - mondta Bird. "Amit eddig megmutattunk, az az, hogy a módszer elvileg működik, és az eredmények biztatóak."
Bird elmagyarázta, hogy a csillagászok miért figyelmen kívül hagyták az ULP cefeideket a múltban.
A rövid ideig tartó cefeidek, amelyek néhány naponta világítanak és tompítanak, jó távolságjelzőket eredményeznek az űrben, mivel periódusuk közvetlenül kapcsolódik fényességükhöz - és a csillagászok ezt a fényerő-információt használhatják a távolság kiszámításához. A Polaris, az északi csillag, egy jól ismert és klasszikus kefeid.
A csillagászok azonban mindig azt hitték, hogy az ULP cefeidjei, amelyek néhány hónap vagy annál hosszabb ideig világítanak és tompítanak, nem tartják be ezt a kapcsolatot. Nagyobbak és fényesebbek, mint a tipikus cepheidnél. Valójában nagyobb és világosabb, mint a legtöbb csillag; ebben a tanulmányban például a 18 ULP ceféid méretének a napunk tömegének 12-20-szorosa volt.
A fényerő jó távolságmérővé teszi őket - mondta Stanek. A tipikus cefeideket nehezebb észlelni a távoli galaxisokban, mivel fényük belekeveredik más csillagokba. Az ULP cefeidek elég fényesek ahhoz, hogy kiemelkedjenek.
A csillagászok azt is régóta gyanítják, hogy az ULP ceféidek nem úgy fejlődnek, mint más cefeidek. Ebben a tanulmányban azonban az Ohio State-csapat találta az első bizonyítékokat arra, hogy az ULP cefeid a klasszikusabb cefeid alakjában fejlődik.
A klasszikus cepheid élete során sokszor melegebbé és hidegebbé válik. Közben a csillag külső rétegei instabillá válnak, ami megváltoztatja a fényerőt. Úgy gondolják, hogy az ULP-cefeidek csak egyszer haladnak át ezen instabilitás időszakán, és csak egy irányba haladnak - melegebbről hűvösebbre.
Mivel azonban a csillagászok összegyűjtötték a tanulmány irodalmának különféle részeiből származó adatokat, felfedezték, hogy az ULP egyik kefeidje - a HV829-nek nevezett kis Magellán-felhő csillaga - egyértelműen ellentétes irányba halad.
Negyven évvel ezelőtt a HV829 87,6 naponként pulzált. Most 84,4 naponként pulzál. Az irodalomban talált két másik mérés megerősíti, hogy az időszak az elmúlt évtizedekben folyamatosan zsugorodott, ami azt jelzi, hogy maga a csillag is csökken, és egyre melegebbé válik.
A csillagászok arra a következtetésre jutottak, hogy az ULP cefédek segíthetnek a csillagászoknak nem csak az univerzum mérésében, hanem többet is megtudhatnak arról, hogy a nagyon hatalmas csillagok hogyan alakulnak ki.
Ezen eredmények egy részéről az Astrophysical Journal-ban számoltak be 2009 áprilisában. A cikk írása óta az Ohio állam csillagászai elkezdték használni az arizonai Tucsonban található nagy binokuláris távcsövet, hogy további ULP-cefeideket keressenek. Stanek szerint néhány jó jelöltet találtak az M81 galaxisban, ám ezeket az eredményeket még meg kell erősíteni.
Források: AAS, az Ohio State University
