Πέμπτη, 21 Ιουλίου 2016

Νέος τρόπος για να μετρήσουμε αποστάσεις έως και τριπλάσιες από το παρελθόν

Ερευνητές από το πανεπιστήμιο του Οχάιο βρήκαν έναν τρόπο για να μετρήσουν τριπλάσιες αποστάσεις στο διάστημα από όσο μπορούσαμε μέχρι σήμερα, επεκτείνοντας μια συνηθισμένη τεχνική της μέτρησης.

Οι αστρονόμοι χρησιμοποίησαν το Μεγάλο Διοπτρικό Τηλεσκόπιο για να παρατηρήσουν για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα άστρα Κηφείδες, όχι στον δικό μας Γαλαξία, αλλά σε άλλους γειτονικούς γαλαξίες, όπως τον M81, που εμφανίζεται στην εικόνα αριστερά.

Τα αστέρια αυτά θα μπορούσαν να μας προσφέρουν ένα νέο τρόπο για να μετρήσουμε τις αποστάσεις μακρινών αντικειμένων στο σύμπαν.

Γιατί οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι οι Κηφείδες Πολύ Μακράς Περιόδου – ένα σπάνιο είδος γιγάντιου άστρου που συχνά παραβλέπεται από τους αστρονόμους – θα μπορούσε να τους βοηθήσει ώστε να υπολογιστούν με ακρίβεια αποστάσεις έως και 300 εκατομμύρια έτη φωτός – και όχι μόνο.

Εκτός από την μέτρηση των αποστάσεων οι αστρονόμοι θα μπορούν να μάθουν και για το πώς εξελίσσονται αυτά τα αστέρια.

Οι μεταβλητοί Κηφείδες – γιγάντια αστέρια που εκπέμπουν παλμούς σαν τους φάρους – εδώ και πολύ καιρό χρησιμοποιούνται ως σημεία αναφοράς για τη μέτρηση αποστάσεων στο κοντινό μας σύμπαν, δήλωσε ο Jonathan Bird, στο Πανεπιστήμιο του Οχάιο, Οι κλασσικοί Κηφείδες είναι λαμπρά άστρα, αλλά πέρα από 100 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη, το σήμα τους χάνεται μεταξύ των άλλων λαμπρών άστρων.

Ο Jonathan Bird αποκάλυψε ότι μια σπάνια και ακόμα λαμπρότερη κατηγορία Κηφείδων – που το φως του πάλλεται πολύ αργά – μπορούν δυνητικά να χρησιμοποιηθούν ως φάροι για τη μέτρηση αποστάσεων, τρεις φορές πιο μακριά από τους κλασικούς Κηφείδες.

Αυτή η έρευνα οφείλεται στο έργο του Krzysztof Stanek που προσπαθεί να εκτιμήσει το μέγεθος και την ηλικία του σύμπαντος με ακόμα μεγαλύτερη ακρίβεια.

Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι για τον υπολογισμό της απόστασης μέχρι τα άστρα, και οι αστρονόμοι συχνά πρέπει να συνδυάσουν μεθόδους για την έμμεση μέτρηση των αποστάσεων αυτών. Η συνήθης αναλογία είναι μία σκάλα, με κάθε νέα μέθοδο να πηγαίνει ένα σκαλί πιο πάνω. Σε κάθε νέα σκαλί της κοσμικής κλίμακας της απόστασης, προστίθενται τα σφάλματα, μειώνοντας έτσι την ακρίβεια της συνολικής μέτρησης. Γι αυτό κάθε μέθοδος που παραλείπει τα σκαλοπάτια της κλίμακας είναι ένα εργαλείο ακριβείας για να εκτιμηθεί σχολαστικά το σύμπαν.

Ο Stanek, καθηγητής αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο του Οχάιο, εφάρμοσε μια τεχνική άμεσης μέτρησης, το 2006, όταν χρησιμοποίησε το φως ενός δυαδικού συστήματος αστέρων στον γαλαξία M33 για να μετρήσει την απόσταση έως αυτό τον γαλαξία για πρώτη φορά. Ο γαλαξίας M33 βρίσκεται 3 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά από τη Γη.
 
Ο Τριγωνικός γαλαξίας ή M33
 
Η νέα αυτή τεχνική που χρησιμοποιεί τους λεγόμενους κηφείδες πολύ μακράς περιόδου (ULP) είναι διαφορετική. Είναι μια έμμεση μέθοδος, αλλά η αρχική αυτή μελέτη υποστηρίζει ότι η μέθοδος θα λειτουργήσει για γαλαξίες που βρίσκονται πολύ πιο μακριά από τον M33.
 
"Βρήκαμε κηφείδες πολύ μακράς περιόδου να είναι μια ισχυρή δυνητική ένδειξη της απόστασης. Πιστεύουμε ότι θα μπορούσε να μας δώσει άμεσες αποστάσεις των άστρων για γαλαξίες στο φάσμα 150 – 320 εκατομμύρια έτη φωτός και ακόμα πιο πέρα, " λέει ο Stanek.
 
Επειδή οι ερευνητές κατά κανόνα, δεν ελάμβαναν υπόψη τους κηφείδες αυτούς γι αυτό και υπάρχουν λίγοι από αυτούς  στο αστρονομικό αρχείο. Για τη μελέτη αυτή, οι Stanek, Bird και Jose Prieto ανακάλυψαν 18 ULP κηφείδες από άλλες έρευνες.
 
Όλοι τους βρίσκονται σε κοντινούς γαλαξίες, όπως είναι το Μικρό Νέφος του Μαγγελάνου. Οι αποστάσεις σε αυτούς τους κοντινούς γαλαξίες είναι γνωστές, συνεπώς οι αστρονόμοι χρησιμοποίησαν αυτές τις αποστάσεις για τη βαθμονόμηση των αποστάσεων έως τους κηφείδες ULP.
 
Διαπίστωσαν λοιπόν ότι θα μπορούσαν να τους χρησιμοποιήσουν για να καθορίσουν την απόσταση άλλων μακρινών κηφειδών με ένα 10-20 τοις εκατό σφάλμα – ένα τυπικό ποσοστό των άλλων μεθόδων που απαρτίζουν την κλίμακα των κοσμικών αποστάσεων.

Οι κηφείδες μικρής περιόδου, εκείνα που λάμπουν και μετά εξασθενούν σε λίγες ημέρες, είναι καλοί δείκτες της απόστασης στο διάστημα, επειδή η απόσταση έχει άμεση σχέση με τη φωτεινότητα τους – άρα οι αστρονόμοι μπορούν να χρησιμοποιήσουν την φωτεινότητα τους για τον υπολογισμό της απόστασης. Το Βόρειο Άστρο ή Πολικός είναι ένας πολύς γνωστός και κλασικός κηφείδης.

Όμως οι αστρονόμοι που πάντα πίστευαν ότι οι Κηφείδες ULP, που λάμπουν και μετά εξασθενούν με μια περίοδο λίγων μηνών ή και περισσότερο, δεν υπακούουν σε αυτή τη σχέση. Είναι μεγαλύτερο και λαμπρότερο από τον τυπικό κηφείδη αστέρα. Στην πραγματικότητα, είναι μεγαλύτεροι και λαμπρότεροι από τα περισσότερα αστέρια. Σε αυτή τη μελέτη, για παράδειγμα, το μέγεθος των 18 ULP κηφειδών κυμάνθηκε από 12 έως 20 φορές τη μάζα του Ήλιου.

Τους τυπικούς κηφείδες όμως είναι πολύ δύσκολο να τους εντοπίσουμε στους μακρινούς γαλαξίες, καθώς το φως τους αναμιγνύεται με άλλα αστέρια. Γι αυτό πρέπει να χρησιμοποιήσουμε τους ULP κηφείδες που είναι αρκούντως λαμπροί για να ξεχωρίζουν.

Οι αστρονόμοι έχουν επίσης την υποψία ότι αυτοί οι κηφείδες ULP δεν εξελίσσονται με τον ίδιο τρόπο όπως και οι άλλοι τυπικοί κηφείδες. Στη μελέτη αυτή, ωστόσο, βρέθηκαν στοιχεία ότι ένας κηφείδης ULP εξελίσσεται όπως και ένας κλασικός κηφείδης αστέρας.

Ο κλασικός κηφείδης (με την μικρή περίοδο) θα γίνει θερμότερος και πιο ψυχρός πολλές φορές κατά τη διάρκεια ζωής της. Στο μεταξύ, τα εξωτερικά στρώματα του άστρου αυτού γίνονται ασταθή, γι αυτό και προκαλούνται αλλαγές στη φωτεινότητα του. Από την άλλη οι κηφείδες ULP νομίζουμε ότι περνούν μέσα από αυτή την περίοδο αστάθειας μόνο μία φορά, και πηγαίνουν σε μία μόνο κατεύθυνση – γίνονται από θερμότεροι πιο ψυχροί.

Οι αστρονόμοι τέλος συμπεραίνουν ότι οι κηφείδες ULP δεν μπορούν να βοηθήσουν τους αστρονόμους μόνο να μετρήσουμε το σύμπαν, αλλά και να μάθουν περισσότερα για το πώς εξελίσσονται τα άστρα με μεγάλη μάζα.

Δεν υπάρχουν σχόλια :

Δημοσίευση σχολίου