Izmantojot retu veidu milzu Cepheid mainīgās zvaigznes kā kosmiskos pagrieziena marķierus, astronomi ir atraduši veidu, kā izmērīt attālumus līdz objektiem trīs reizes tālāk kosmosā, nekā tas bija iespējams iepriekš. Bet astronomi ir atraduši veidu, kā izmantot “ultra long period” (ULP) Cepheid mainīgos kā bākas, lai izmērītu attālumus līdz 300 miljoniem gaismas gadu un tālāk.
Klasiskie kefīdi ir gaiši, taču tālāk par 100 miljoniem gaismas gadu no Zemes to signāls pazūd starp citām spožajām zvaigznēm, sacīja Ohaio štata astronomijas doktorants Džonatans Putns, kurš pirmdien apsprieda savus atradumus Amerikas astronomijas biedrības konferencē.
Bet ULP ir reta un īpaši spilgta Cepheid klase, kas pulsē ļoti lēni.
Astronomi arī ilgi domā, ka ULP kefīdi neattīstās tāpat kā citi kefīdi. Šajā pētījumā astronomi tomēr atrada pirmos pierādījumus tam, ka ULP kefīds attīstījās tāpat kā klasiskais kefīds.
Ir vairākas metodes, lai aprēķinātu attālumu līdz zvaigznēm, un astronomiem bieži ir jāapvieno metodes, lai netieši izmērītu attālumu. Parastā analoģija ir kāpnes, ar katru jauno metodi paceļoties augstāk par citu. Katrā jaunā kosmiskā attāluma kāpņu pakāpienā kļūdas tiek summētas, samazinot kopējā mērījuma precizitāti. Tātad jebkura vienota metode, kas var izlaist kāpņu kājus, ir visaugstāk novērtētais līdzeklis Visuma izpētei.
Ordio štata astronomijas profesors Krzysztof Stanek izmantoja tieša mērīšanas paņēmienu 2006. gadā, kad viņš izmantoja gaismu, kas izdalījās no bināro zvaigžņu sistēmas galaktikā M33, lai pirmo reizi izmērītu attālumu līdz šai galaktikai. M33 atrodas 3 miljonu gaismas gadu attālumā no Zemes.
Šī jaunā metode, izmantojot ULP cepheids, ir atšķirīga. Tā ir netieša metode, taču šis sākotnējais pētījums liek domāt, ka šī metode darbotos galaktikās, kas atrodas daudz tālāk nekā M33.
“Mēs atklājām, ka ļoti gari kefīdi ir potenciāli spēcīgs attāluma indikators. Mēs ticam, ka tie varētu nodrošināt pirmos tiešos zvaigžņu attāluma mērījumus galaktikām diapazonā no 50 līdz 100 megaparsekiem (150 miljoni - 326 miljoni gaismas gadu) un daudz tālāk, ”sacīja Staneks.
Tā kā pētnieki parasti neņem vērā ļoti ilgos perioda kefīdus, astronomiskajā dokumentācijā tādu ir maz. Šim pētījumam Staņeka, Putnu un Ohaio štata doktorants Hosē Prieto no literatūras atklāja 18 ULP kefīdus.
Katrs atradās tuvējā galaktikā, piemēram, Mazajā Magelāna mākoņā. Attālumi līdz šīm tuvējām galaktikām ir labi zināmi, tāpēc astronomi izmantoja šīs zināšanas, lai kalibrētu attālumu līdz ULP kefīdiem.
Viņi atklāja, ka viņi varētu izmantot ULP cepheids, lai noteiktu attālumu ar 10-20 procentu kļūdu - likmi, kas raksturīga citām metodēm, kas veido kosmiskā attāluma kāpnes.
"Mēs ceram samazināt šo kļūdu, jo arvien vairāk cilvēku savos zvaigžņu apsekojumos ņem vērā ULP kefīdus," sacīja Putns. "Līdz šim mēs parādījām, ka metode darbojas principā, un rezultāti ir iepriecinoši."
Putns paskaidroja, kāpēc astronomi agrāk ir ignorējuši ULP kefīdus.
Īsā laika cefīdi, tie, kas ik pēc dažām dienām izgaismo un tuvina, padara labu attāluma marķieri kosmosā, jo to periods ir tieši saistīts ar to spilgtumu - un astronomi šo spilgtuma informāciju var izmantot, lai aprēķinātu attālumu. Polaris, Ziemeļzvaigzne, ir plaši pazīstams un klasisks kefīds.
Bet astronomi vienmēr ir domājuši, ka ULP kefīdi, kas dažus mēnešus vai ilgāk izgaismojas un izgaismojas, nepakļaujas šīm attiecībām. Tie ir lielāki un spilgtāki nekā tipiskais kefīds. Faktiski tie ir lielāki un spilgtāki nekā vairums zvaigžņu; piemēram, šajā pētījumā 18 ULP kefīdi bija 12-20 reizes lielāki par mūsu saules masu.
Spilgtums padara tos par labiem attāluma marķieriem, sacīja Steneks. Tipiskos kefīdus ir grūtāk pamanīt attālās galaktikās, jo to gaisma saplūst ar citām zvaigznēm. ULP kefīdi ir pietiekami spilgti, lai izceltos.
Astronomiem jau sen ir aizdomas, ka ULP kefīdi neattīstās tāpat kā citi kefīdi. Tomēr šajā pētījumā Ohaio štata komanda atrada pirmos pierādījumus tam, ka ULP kefīds attīstās tāpat kā klasiskāks kefīds.
Klasiskais kefīds savas dzīves laikā vairākas reizes kļūs karstāks un vēsāks. Starplaikā zvaigznes ārējie slāņi kļūst nestabili, kas izraisa spilgtuma izmaiņas. Tiek uzskatīts, ka ULP kefīdi šo nestabilitātes periodu iziet tikai vienu reizi un iet tikai vienā virzienā - no karstāka līdz vēsākam.
Bet, kad astronomi apkopoja datus no dažādām šī pētījuma literatūras daļām, viņi atklāja, ka viens no ULP kefīdiem - zvaigzne mazajā Magelāna mākoņā ar nosaukumu HV829 - nepārprotami virzās pretējā virzienā.
Pirms četrdesmit gadiem HV829 pulsēja ik pēc 87,6 dienām. Tagad tas pulsē ik pēc 84,4 dienām. Divi citi literatūrā atrodami mērījumi apstiprina, ka periods starp gadu desmitiem ir stabili sarucis, kas norāda, ka pati zvaigzne sarūk un kļūst karstāka.
Astronomi secināja, ka ULP kefīdi var palīdzēt astronomiem ne tikai izmērīt Visumu, bet arī uzzināt vairāk par to, kā attīstās ļoti masīvas zvaigznes.
Par dažiem no šiem rezultātiem tika ziņots Astrofizikas žurnālā 2009. gada aprīlī. Kopš šī raksta rakstīšanas Ohaio štata astronomi ir sākuši izmantot Lielo binokļu teleskopu Tuksonā, Arizonas štatā, lai meklētu vairāk ULP cepheids. Steneks saka, ka viņi ir atraduši dažus labus kandidātus galaktikā M81, taču šie rezultāti vēl ir jāapstiprina.
Avoti: AAS, Ohaio štata universitāte
