Використовуючи рідкісний тип змінних зірок гігантських цефеїдів як космічні віхи, астрономи знайшли спосіб виміряти відстані до об'єктів утричі далі в просторі, ніж раніше. Але астрономи знайшли спосіб використовувати змінні кефеїдів «Ультра довгий період» (ULP) в якості маяків для вимірювання відстаней до 300 мільйонів світлових років і пізніше.
Класичні цефеїди яскраві, але через 100 мільйонів світлових років від Землі їх сигнал втрачається серед інших яскравих зірок, - сказав Джонатан Берд, докторант з астрономії штату Огайо, який обговорював свої висновки на конференції Американського астрономічного товариства в понеділок.
Але ULP - рідкісний і надзвичайно яскравий клас Цефеїду, який пульсує дуже повільно.
Астрономи також давно вважають, що цефеїди ULP розвиваються не так, як інші цефеїди. Однак у цьому дослідженні астрономи виявили перші докази того, що цефеїд ULP розвивався так само, як і класичний цефеїд.
Існує кілька методів обчислення відстані до зірок, і астрономам часто доводиться поєднувати методи, щоб опосередковано виміряти відстань. Звичайна аналогія - це драбина, з кожним новим методом вища сторона над іншою. На кожному новому переході сходів космічної відстані помилки складаються, зменшуючи точність загального вимірювання. Таким чином, будь-який єдиний метод, який може пропустити сходинки сходів, є цінним інструментом зондування Всесвіту.
Кшиштоф Станек, професор астрономії штату Огайо, застосував техніку прямого вимірювання у 2006 році, коли вперше використав світло, що виходить із двійкової зіркової системи в галактиці M33, щоб виміряти відстань до цієї галактики. М33 знаходиться за 3 мільйони світлових років від Землі.
Ця нова методика з використанням цефеїдів ULP відрізняється. Це непрямий метод, але це початкове дослідження дозволяє припустити, що метод буде працювати для галактик, які знаходяться набагато далі, ніж M33.
«Ми виявили, що цефеїди ультра тривалий період є потенційно потужним індикатором відстані. Ми вважаємо, що вони могли б забезпечити перші прямі вимірювання зоряної відстані для галактик в діапазоні 50-100 мегапарсек (150 мільйонів - 326 мільйонів світлових років) і набагато більше цього ", - сказав Станек.
Оскільки дослідники, як правило, не беруть до уваги надто довгі періодичні цефеїди, їх мало в астрономічному записі. Для цього дослідження доктор-студенти Станек, Берд та штат Огайо Хосе Прието виявили з літератури 18 цефеїдів ULP.
Кожен був розташований у сусідній галактиці, наприклад, Мала Магелланова Хмара. Відстані до цих довколишніх галактик добре відомі, тому астрономи використовували ці знання для калібрування відстані до цефеїдів ULP.
Вони виявили, що вони можуть використовувати цефеїди ULP для визначення відстані з 10-20-відсотковою помилкою - швидкість, типова для інших методів, що складають сходи космічної відстані.
"Ми сподіваємось зменшити цю помилку, оскільки все більше людей беруть до уваги цефеїди ULP у своїх зоряних опитуваннях", - заявила Берд. "Ми показали, що метод працює в принципі, а результати обнадіюють".
Птах пояснив, чому астрономи ігнорували цефеїди ULP в минулому.
Цефеїди короткого періоду, ті, що світлішають і тьмяніють кожні кілька днів, роблять хороші маркери відстані в просторі, оскільки їх період безпосередньо пов'язаний з їх яскравістю - і астрономи можуть використовувати цю інформацію яскравості для обчислення відстані. Поляріс, Північна зірка, - добре відома і класична цефеїда.
Але астрономи завжди вважали, що цефеїди ULP, які яскравішають і тьмяніють протягом декількох місяців і довше, не підкоряються цьому відношенню. Вони більші і яскравіші, ніж типові цефеїди. Насправді вони більші та яскравіші, ніж у більшості зірок; Наприклад, у цьому дослідженні 18 цефеїдів ULP коливалося в розмірі від 12-20 разів більше маси нашого сонця.
Яскравість робить їх хорошими маркерами відстані, сказав Станек. Типових цефеїдів важче помітити у віддалених галактиках, оскільки їх світло змішується з іншими зірками. Цефеїди ULP досить яскраві, щоб виділятися.
Астрономи також давно підозрюють, що цефеїди ULP розвиваються не так, як інші цефеїди. Однак у цьому дослідженні команда штату Огайо знайшла перші докази того, що цефеїд ULP розвивався як більш класичний цефеїд.
Класична цефеїда стане гарячішою і прохолоднішою багато разів протягом свого життя. Між тим зовнішні шари зірки стають нестабільними, що викликає зміни яскравості. Вважається, що цефеїди ULP переживають цей період нестабільності лише один раз і йдуть лише в одному напрямку - від гарячого до більш холодного.
Але коли астрономи зібрали дані з різних частин літератури для цього дослідження, вони виявили, що одна з цефеїдів ULP - зірка в Малій магеллановій хмарі, яка отримала назву HV829 - явно рухається у зворотному напрямку.
Сорок років тому HV829 пульсував кожні 87,6 днів. Зараз він пульсує кожні 84,4 дня. Дві інші вимірювання, знайдені в літературі, підтверджують, що період постійно зменшується протягом десятиліть між ними, що свідчить про те, що сама зірка скорочується і стає гарячішою.
Астрономи зробили висновок, що цефеїди ULP можуть допомогти астрономам не тільки виміряти Всесвіт, а й дізнатися більше про те, як розвиваються дуже масивні зірки.
Про деякі з цих результатів було повідомлено в Astrophysical Journal у квітні 2009 року. З моменту написання цього документу астрономи штату Огайо почали використовувати Великий бінокулярний телескоп у Таксоні, штат Арізона, щоб шукати більше цефеїдів ULP. Станек каже, що вони знайшли кілька хороших кандидатів у галактиці M81, але ці результати ще не підтверджені.
Джерела: AAS, Університет штату Огайо
