Z uporabo redke vrste velikanskih cefidskih spremenljivih zvezd kot kozmičnih mejnikov so astronomi našli način, kako meriti razdalje do predmetov trikrat dlje v vesolju kot prej. Toda astronomi so našli način, kako uporabiti spremenljivke cefida "Ultra long period" (ULP) kot svetilnike za merjenje razdalj do 300 milijonov svetlobnih let in več.
Klasični cefidi so svetli, a čez 100 milijonov svetlobnih let od Zemlje se njihov signal izgubi med drugimi svetlimi zvezdami, je dejal Jonathan Bird, doktorski študent astronomije v zvezni državi Ohio, ki je o svojih ugotovitvah razpravljal na konferenci Ameriškega astronomskega društva v ponedeljek.
Toda ULP so redek in izjemno svetel razred Cefeida, ki pulzira zelo počasi.
Astronomi so se tudi dolgo prepričali, da se cefeidi ULP ne razvijajo enako kot drugi cefeidi. V tej raziskavi pa so astronomi ugotovili prve dokaze, da se cefid ULP razvija enako kot klasični cefeid.
Obstaja več metod za izračun razdalje do zvezd, astronomi pa morajo pogosto kombinirati metode, da posredno merijo razdaljo. Običajna analogija je lestev, pri čemer je vsaka nova metoda višja od drugega. Na vsakem novem koraku lestvice kozmične razdalje se seštejejo napake, kar zmanjša natančnost celotne meritve. Vsaka posamezna metoda, ki lahko preskoči prečke lestve, je cenjeno orodje za sondiranje vesolja.
Krzysztof Stanek, profesor astronomije v državi Ohio, je leta 2006 uporabil tehniko neposrednega merjenja, ko je prvič uporabil svetlobo, ki izhaja iz binarnega zvezdnega sistema v galaksiji M33, za merjenje razdalje do te galaksije. M33 je 3 milijone svetlobnih let od Zemlje.
Ta nova tehnika z uporabo cefidov ULP je drugačna. Gre za posredno metodo, vendar ta začetna študija kaže, da bi metoda delovala za galaksije, ki so veliko bolj oddaljene od M33.
"Ugotovili smo, da so zelo dolgi cefeidi potencialni močan kazalnik razdalje. Verjamemo, da bi lahko prinesle prve neposredne meritve zvezdnih razdalj za galaksije v območju od 50 do 100 megaparcev (150 milijonov - 326 milijonov svetlobnih let) in še mnogo več, "je dejal Stanek.
Ker raziskovalci na splošno ne upoštevajo cefeidov, ki so zelo dolgi, jih je v astronomskem zapisu le malo. Za to študijo je doktorski študent Stanek, Bird in zvezni državi Ohio Jose Prieto razkril 18 literatur ULP iz literature.
Vsak se je nahajal v bližnji galaksiji, kot je Mali Magellanski oblak. Razdalje do teh bližnjih galaksij so dobro znane, zato so astronomi to znanje uporabili za umerjanje razdalje do cefeidov ULP.
Ugotovili so, da lahko uporabljajo cefeide ULP za določanje razdalje z 10-20-odstotno napako - stopnjo, značilno za druge metode, ki sestavljajo lestvico kozmične razdalje.
"Upamo, da bomo to napako zmanjšali, ker bo več ljudi upoštevalo cefeide ULP v svojih zvezdnih raziskavah," je dejal Bird. "To, kar smo doslej pokazali, je, da metoda načeloma deluje, rezultati pa so spodbudni."
Bird je pojasnil, zakaj so astronomi v preteklosti ignorirali cefeide ULP.
Kratek cefidi, tisti, ki vsakih nekaj dni svetijo in zatemnijo, naredijo dobre označevalce razdalje v vesolju, ker je njihovo obdobje neposredno povezano z njihovo svetlostjo - in astronomi lahko te podatke o svetlosti uporabijo za izračun razdalje. Polaris, severna zvezda, je dobro znan in klasičen cefeid.
A astronomi so vedno mislili, da cefidi ULP, ki se v nekaj mesecih ali dlje svetijo in zatemnijo, tega razmerja ne upoštevajo. So večji in svetlejši od tipičnega cefida. V resnici so večje in svetlejše od večine zvezd; V tej študiji se je na primer 18 cepidov ULP gibalo od 12 do 20-krat večje od mase našega sonca.
Svetnik jim omogoča dobro označevanje razdalje, je dejal Stanek. Tipične cefeide je težje opaziti v oddaljenih galaksijah, saj se njihova svetloba meša z drugimi zvezdami. Cefidi ULP so dovolj svetli, da izstopajo.
Tudi astronomi že dolgo sumijo, da se cefeidi ULP ne razvijajo enako kot drugi cefeidi. V tej študiji pa je skupina države Ohio ugotovila prve dokaze, da se cefeid ULP razvija kot bolj klasičen cefeid.
Klasični cefeid bo skozi svojo življenjsko dobo mnogokrat postajal bolj vroč in hladen. Vmes zunanje plasti zvezde postanejo nestabilne, kar povzroči spremembe svetlosti. Šteje se, da cefeidi ULP v tem obdobju nestabilnosti gredo samo enkrat in gredo v samo eno smer - od bolj vročega do hladnejšega.
Toda ko so astronomi zbirali podatke iz različnih delov literature za to študijo, so odkrili, da se eden od cefidov ULP - zvezda v Malem magellanskem oblaku, imenovanem HV829 - očitno premika v nasprotni smeri.
Pred štiridesetimi leti je HV829 pulziral vsakih 87,6 dni. Zdaj pulzira vsakih 84,4 dni. Dve drugi meritvi, ki jih najdemo v literaturi, potrjujeta, da se obdobje v desetletjih vmes strmo krči, kar kaže na to, da se zvezda sama krči in postaja bolj vroča.
Astronomi so zaključili, da cefidi ULP lahko pomagajo astronomom ne le meriti vesolje, temveč tudi izvedeti več o tem, kako se razvijajo zelo masivne zvezde.
Nekateri od teh rezultatov so bili v reviji Astrophysical Journal objavljeni aprila 2009. Ker je bil napisan ta dokument, so astronomi zvezne države Ohio začeli uporabljati Veliki daljnogledski teleskop v Tucsonu v Arizoni, da bi iskali več cefeidov ULP. Stanek pravi, da so v galaksiji M81 našli nekaj dobrih kandidatov, vendar te rezultate še niso potrdili.
Viri: AAS, Državna univerza Ohio
