2013.03.08. - Nagy pontossággal mérték meg a Nagy Magellán-felhő távolságát

Közel egy évtizednyi észlelési adatsor alapján egy nemzetközi kutatócsoport 2%-os hibával határozta meg a Nagy Magellán-felhő távolságát, ami kulcsfontosságú adat a kozmikus távolságskála kalibrálásában.

Egy csillagászati objektum távolsága annál bizonytalanabb, minél messzebb van tőlünk. A kozmikus távolságskála felépítése ezért lépcsőzetes, és olyan objektumok segítségével történik, melyeknek egyrészt ismert az abszolút fényessége, másrészt a közelben is, illetve nagyobb távolságokban is előfordulnak. Ilyen ún. sztenderd gyertyák a cefeida típusú változócsillagok, vagy az Ia típusú szupernóvák. Ezek látszó fényességének mérésével az abszolút fényességük ismeretében következtetni lehet a távolságukra. A cefeidák pulzáló változók, és összefüggés van a könnyen mérhető pulzációs periódusuk, illetve az abszolút fényességük között. Ezen a periódus-fényesség reláción alapul az, hogy sztenderd gyertyaként használhatók: ha egy (távoli) galaxisban sikerül megmérni egy cefeida pulzációs periódusát, akkor a reláció segítségével a cefeida, illetve az őt tartalmazó galaxis távolsága is meghatározható. A skála kalibrálásához azonban olyan közeli objektumok is szükségesek, amelyek távolsága egyéb, független módszerekkel is meghatározható. Ezért bír óriási jelentőséggel az, hogy a Tejútrendszer kísérőgalaxisainak, például a Nagy Magellán-felhőnek a távolságát minél pontosabban ismerjük, mivel ekkor a bennük található cefeida típusú változók távolsága, ezzel pedig a rajtuk alapuló távolságskála is pontosabb lesz. A Grzegorz Pietrzyński (Universidad de Concepción, Warsaw University Observatory) által vezetett kutatócsoport új eredménye szerint Nagy Magellán-felhő (LMC) távolsága 163 ezer fényév, a hibája pedig mindössze 2%, ami csillagászati adatok esetében kiemelkedő pontosságot jelent.

A kutatók az LMC új, pontosabb távolságadatát fedési változók segítségével határozták meg. Ezek kettőscsillagok, melyek komponensei a keringésük miatt a Földről nézve periodikusan elhaladnak egymás előtt. A fedések közbeni fényességváltozások lefutása függ a komponensek relatív méretétől, hőmérsékletüktől, színindexeiktől és a pályák paramétereitől. A fényességek, valamint a pályamenti sebességek színképekből (ESO 3.6m + HARPS spektrográf) történő gondos mérésével Pietrzyński és munkatársai meg tudták határozni a csillagok méretét, tömegét és a keringési pályák adatait. Ezeket az összfényességgel és az infravörös színindexekkel (ESO VLT SOFI) kombinálva aztán figyelemre méltóan pontos távolságadatokat tudtak származtatni.

Fantáziarajz egy fedési kettős rendszerről.
[ESO/L. Calçada]

Az eljárást forró csillagokat használva már korábban is alkalmazták. Az ez esetben elkerülhetetlen modellfeltevések azonban rontották a származtatott távolságok pontosságát. Most azonban a Nagy Magellán-felhő OGLE-projektben megfigyelt 35 millió csillaga között sikerült 8 olyan ritka fedési kettőst találni, melyek mindkét komponense hideg vörös óriás. Ezek esetében a forró csillagoknál szükséges feltevések nem kellenek, így a segítségükkel sokkal pontosabb távolságadatok nyerhetők.

A Nagy Magellán-felhő képén keresztek jelölik a tanulmányozott 8 fedési kettős pozícióját.
[ESO/R. Gendler]

A kutatócsoport egyik tagja, Dariusz Graczyk (Universidad de Concepción) szerint most az eljárás továbbfejlesztésén dolgoznak, hogy néhány éven belül az LMC távolságát 1%-os hibával tudják meghatározni. Ha ez sikerül, annak alapvető hatása lesz nem csak a kozmológiában, de az asztrofizika számos területén is.

Az eredményeket részletező szakcikk a Nature magazin 2013. március 7-i számában jelent meg.

Forrás:

• eso1311 - Science Release