2009.08.06. - Na­gyobb pon­tos­sá­gú tá­vol­ság­mé­ré­si el­já­rás

Az ún. ult­ra­hosszú pe­ri­ó­du­sú ce­fe­i­dák se­gít­sé­gé­vel há­rom­szor na­gyobb tá­vol­sá­gok pon­tos mé­ré­sé­re le­het esély, mint az ed­di­gi, vál­to­zó­csil­la­gok meg­fi­gye­lé­sén ala­pu­ló el­já­rá­sok­kal.

A csil­la­gá­sza­ti tá­vol­ság­mé­rés­ben alap­ve­tő sze­re­pet ját­sza­nak a pul­zá­ló vál­to­zó­csil­la­gok, me­lyek kü­lön­bö­ző idő­ská­lá­kon akár 10-20%-os arány­ban is vál­toz­tat­ják mé­re­tü­ket és fel­szí­ni hő­mér­sék­le­tü­ket. A pul­zá­ció lét­re­jöt­té­nek oka, hogy egy eny­hén össze­hú­zó­dott csil­lag anya­gán a be­lül­ről ki­fe­le tar­tó su­gár­zás nem tud át­ha­tol­ni, el­nye­lő­dik. Ez me­le­gí­ti a csil­lag anya­gá­nak kül­ső ré­sze­it, me­lyek tá­gu­lás­ba kez­de­nek. Az ered­mény az lesz, hogy a rit­kább anya­gon a su­gár­zás már át tud ha­tol­ni, így a hő­mér­sék­let nö­ve­ke­dé­se le­áll. A tá­gu­lás meg­szű­nik, majd össze­hú­zó­dás kö­vet­ke­zik, ami ad­dig tart, míg a csil­lag bel­se­jé­ből jö­vő su­gár­zás új­ra me­le­gí­te­ni nem kez­di a kül­ső ré­sze­ket. A vá­zolt fo­lya­mat cik­li­kus, a csil­la­gá­sza­ti szak­iro­da­lom­ban pe­dig a fény­el­nye­lést jel­lem­ző opa­ci­tás je­lé­ről κ-me­cha­niz­mus­ként szo­kás em­lí­te­ni.

A pul­zá­ló vál­to­zó­csil­la­gok egyik leg­fon­to­sabb csa­lád­ját az ún. ce­fe­i­dák al­kot­ják. Ezek mi­ni­mum 4-5 nap­tö­me­gű, sár­ga szu­per­óri­ás csil­la­gok, me­lyek éle­tük egy sza­ka­szá­ban a fen­tebb vá­zolt pul­zá­ci­ós kör­fo­lya­ma­ton men­nek ke­resz­tül. Át­la­gos fény­vál­to­zá­si pe­ri­ó­du­suk né­hány nap­tól né­hány hé­tig ter­jed, mér­té­ke 0,5-1,7 mag­ni­tú­dó kö­zé esik. Hír­ne­vü­ket el­ső­sor­ban egy fi­a­tal csil­la­gász­hölgy­nek, Ms. Hen­ri­et­ta Leavitt-nek kö­szön­he­tik, aki mint­egy száz év­vel ez­előtt is­mer­te fel az ezek­re a csil­la­gok­ra jel­lem­ző pe­ri­ó­dus-fé­nyes­ség re­lá­ci­ót. Esze­rint a ce­fe­i­dák lu­mi­no­zi­tá­sa és pul­zá­ci­ós pe­ri­ó­du­sa kö­zött egye­nes ará­nyos­ság áll fenn, a fé­nye­sebb csil­la­gok hosszabb pe­ri­ó­dus­sal pul­zál­nak. (Az­óta más tí­pu­sú pul­zá­ló vál­to­zók­ra is si­ke­rült ki­mu­tat­ni ha­son­ló re­lá­ci­ó­kat.) Az össze­füg­gés alap­ján a pe­ri­ó­dus­idő mé­ré­sé­vel ki­szá­mít­ha­tó a csil­lag ab­szo­lút fé­nyes­sé­ge, így a lát­szó fé­nyes­ség is­me­re­té­ben meg­be­csül­he­tő­vé vá­lik az ob­jek­tum tá­vol­sá­ga.

Bár a ce­fe­i­dák mér­föld­kő­nek szá­mí­ta­nak a Tej­út­rend­sze­ren be­lü­li, il­let­ve az azon tú­li tá­vol­sá­gok meg­ha­tá­ro­zá­sá­ban, van né­hány kor­lá­to­zó té­nye­ző. El­ső­sor­ban azt kell meg­em­lí­te­ni, hogy bár a ce­fe­i­dák fé­nyes csil­la­gok, még­sem ki­emel­ke­dő­en fé­nye­sek. Így egy­részt csak a kö­rül­be­lül 100 mil­lió fény­év­nél kö­ze­leb­bi ga­la­xi­sok ese­tén al­kal­maz­ha­tó­ak tá­vol­ság­mé­rés­re, más­részt nem min­dig könnyű fel­adat el­kü­lö­ní­te­ni őket a ga­la­xi­sok zsú­folt csil­lag­me­ző­i­ről ké­szí­tett fel­vé­te­le­ken.

Krzy­sztof Sta­nek, Jo­nat­han Bird és Jo­se Pri­e­to (Ohio Sta­te Uni­ver­sity) a ce­fe­i­dák egy kü­lön­le­ges, ún. ult­ra­hosszú pe­ri­ó­du­sú (Ult­ra Long Pe­ri­od, ULP) al­osz­tá­lyá­ba tar­to­zó ob­jek­tu­mo­kat meg vizs­gált ab­ból a szem­pont­ból, hogy túl­szár­nyal­ha­tó-e se­gít­sé­gük­kel a bű­vös 100 mil­lió fény­éves tá­vol­ság­becs­lé­si ha­tár. Az ULP ce­fe­i­dá­kat a csil­la­gá­sza­ti szak­iro­da­lom több szem­pont­ból is spe­ci­á­lis­nak tart­ja. Pul­zá­ci­ós pe­ri­ó­du­suk kö­rül­be­lül 80 és 180 nap kö­zé esik, fej­lő­dé­sük va­ló­szí­nű­leg el­tér a klasszi­kus ce­fe­i­dá­ké­tól. (Az el­mé­le­tek sze­rint nem vál­toz­tat­ják pe­ri­o­di­ku­san a hő­mér­sék­le­tü­ket, ha­nem fo­lya­ma­to­san hűl­nek.) Már az ere­de­ti pe­ri­ó­dus-fé­nyes­ség di­ag­ra­mo­kon is jól el­kü­lö­nít­he­tő cso­por­tot al­kot­tak, mi­vel a nor­mál ce­fe­i­dák­ra ér­vé­nyes il­lesz­té­sek­ből ki­lóg­tak, így so­ká­ig nem is szen­tel­tek ne­kik kü­lö­nö­sebb fi­gyel­met.

A Kis Mag­el­lán-fel­hő a Hubb­le Űr­táv­cső fel­vé­te­lén. A 18 vizs­gált ULP ce­fe­i­da kö­zül há­rom eb­ben a ga­la­xis­ban van.
[NA­SA, ESA, A. No­ta]

Az ame­ri­kai ku­ta­tók azon­ban 18 is­mert, kö­ze­li ga­la­xi­sok­ban lé­vő ULP ce­fe­i­da ada­ta­i­nak elem­zé­se ré­vén ar­ra ju­tot­tak, hogy ez az al­osz­tály kü­lö­nö­sen al­kal­mas le­het ext­rag­alak­ti­kus tá­vol­sá­gok meg­ha­tá­ro­zá­sá­ra. A vizs­gált ob­jek­tu­mok­ra si­ke­rült egy új pe­ri­ó­dus-fé­nyes­ség il­lesz­tést vé­gez­ni, mely­nek tá­vol­ság­mé­rés­re ve­tí­tett hi­bá­ja át­la­go­san 10-20%, az­az nem több, mint a klasszi­kus ce­fe­i­dák­ra vagy pél­dá­ul az Ia tí­pu­sú szu­per­nó­vák­ra épü­lő tá­vol­ság­becs­lé­si el­já­rá­sok ese­té­ben. Rá­adá­sul az ULP ce­fe­i­dák ki­emel­ke­dő­en nagy tö­me­gű (kö­rül­be­lül 12-20 nap­tö­meg) és fé­nyes­sé­gű csil­la­gok, me­lye­ket könnyebb meg­ta­lál­ni sű­rű csil­lag­me­zők ese­té­ben is, se­gít­sé­gük­kel pe­dig a tá­vol­ság­mé­ré­si ha­tár 300 mil­lió fény­évig (vagy akár en­nél messzebb) is ki­ter­jed­het.

A Lar­ge Bi­no­cu­lar Te­lesc­ope (LBT) 8,4 mé­ter át­mé­rő­jű ha­tal­mas "sze­mei" je­len­leg új ce­fe­i­dák után is ku­tat­nak.
[Uni­ver­sity of Ari­zo­na]

Sta­nek és kol­lé­gái ered­mé­nye azt a né­ze­tet is meg­dönt­he­ti, mi­sze­rint az ULP és a nor­mál ce­fe­i­dák evo­lú­ci­ó­ja tel­je­sen el­té­rő. A ku­ta­tók a Kis Mag­el­lán-fel­hő­ben ta­lál­ha­tó HV829 je­lű ob­jek­tum elem­zé­se so­rán ar­ra ju­tot­tak, hogy pul­zá­ci­ós pe­ri­ó­du­sa az utób­bi év­ti­ze­dek alatt 87,6 nap­ról 84,4 nap­ra csök­kent. A pul­zá­ci­ós pe­ri­ó­dus csök­ke­né­se mé­ret­csök­ke­nést, az­az a hő­mér­sék­let emel­ke­dé­sét is je­len­ti, ami el­lent­mond az előb­bi­ek­ben be­mu­ta­tott, ré­geb­bi né­ze­tek­nek. A há­rom csil­la­gász je­len­leg azon dol­go­zik, hogy az Ari­zo­ná­ban lé­vő, két 8,4 mé­te­res táv­cső­ből ál­ló Lar­ge Bi­no­cu­lar Te­lesc­ope (LBT) se­gít­sé­gé­vel to­váb­bi ULP ce­fe­i­dá­kat ta­lál­ja­nak tá­vo­lab­bi ga­la­xi­sok­ban, to­vább pon­to­sít­va, va­la­mint al­kal­maz­va a fel­tárt tá­vol­ság­mé­ré­si el­já­rást.

Az ered­mé­nye­ket rész­le­te­ző szak­cikk az Ast­rophy­si­cal Jour­nal c. fo­lyó­irat­ban je­lent meg.

For­rás:

• Ast­ro­nomy Now On­line 2009.06.09.