S použitím vzácného typu obřích Cepheidových proměnných hvězd jako kosmických milimarků našli astronomové způsob, jak měřit vzdálenosti k objektům třikrát dále ve vesmíru, než bylo dříve možné. Astronomové však našli způsob, jak používat „ultra dlouhé období“ (ULP) Cefeidových proměnných jako majáky k měření vzdáleností až 300 milionů světelných let a dále.
Klasické hlavonožce jsou jasné, ale po 100 milionech světelných let od Země se jejich signál ztratí mezi jinými jasnými hvězdami, uvedl Jonathan Bird, doktorand v astronomii ve státě Ohio, který o svých zjištěních diskutoval v pondělí na konferenci americké astronomické společnosti.
Ale ULP jsou vzácná a mimořádně jasná třída Cepheidu, která pulzuje velmi pomalu.
Astronomové také dlouho hledali, že se cefeidy ULP nevyvíjejí stejným způsobem jako ostatní cefeidy. V této studii však astronomové našli první důkaz, že se cefeid ULP vyvíjí stejným způsobem jako klasický cefeid.
Existuje několik metod pro výpočet vzdálenosti ke hvězdám a astronomové často musí kombinovat metody pro nepřímé měření vzdálenosti. Obvyklou analogií je žebřík, s každou novou metodou vyšší příčka nad druhou. Při každé nové příčce žebříku kosmických vzdáleností se chyby sčítají, což snižuje přesnost celkového měření. Každá metoda, která dokáže přeskočit příčky žebříku, je cenným nástrojem pro zkoumání vesmíru.
Krzysztof Stanek, profesor astronomie ve státě Ohio, použil v roce 2006 techniku přímého měření, když poprvé změřil vzdálenost od této galaxie světlo vycházející z binárního hvězdného systému v galaxii M33. M33 je 3 miliony světelných let od Země.
Tato nová technika používající cefeidy ULP je jiná. Je to nepřímá metoda, ale tato počáteční studie naznačuje, že by tato metoda fungovala pro galaxie, které jsou mnohem dále než M33.
"Zjistili jsme, že velmi dlouhé cefeidy jsou potenciálně silným ukazatelem vzdálenosti." Věříme, že by mohli poskytnout první přímé měření vzdálenosti hvězd galaxiím v rozsahu 50-100 megaparseků (150 milionů - 326 milionů světelných let) a mnohem dále, “řekl Stanek.
Protože vědci obecně neberou na vědomí velmi dlouhé cefeidy, je jich v astronomickém záznamu jen málo. Pro tuto studii objevil doktorát Stanek, Bird a Ohio státní doktor Jose Prieto 18 literatury ULP cefeidů.
Každá byla umístěna v blízké galaxii, jako je například Malý Magellanův mrak. Vzdálenosti od těchto blízkých galaxií jsou dobře známy, takže astronomové tuto znalost použili ke kalibraci vzdálenosti k cepheidům ULP.
Zjistili, že by mohli použít cefeidy ULP pro stanovení vzdálenosti s 10-20% chybou - sazba typická pro jiné metody, které tvoří žebřík kosmické vzdálenosti.
"Doufáme, že se tato chyba sníží, protože více lidí vezme na vědomí cefeidy ULP ve svých hvězdných průzkumech," řekl Bird. "Zatím jsme ukázali, že metoda funguje v zásadě a výsledky jsou povzbudivé."
Bird vysvětlil, proč astronomové v minulosti ignorovali cefeidy ULP.
Cefeidy s krátkým obdobím, ty, které se rozjasňují a tlumí každých pár dní, vytvářejí dobré značky vzdálenosti v prostoru, protože jejich období přímo souvisí s jejich jasem - a astronomové mohou tyto informace o jasu použít k výpočtu vzdálenosti. Polaris, severní hvězda, je dobře známý a klasický cefeid.
Ale astronomové si vždy mysleli, že cefeidy ULP, které se během několika měsíců nebo déle rozjasňují a ztmavují, tento vztah neuposlechnou. Jsou větší a jasnější než typický cefeid. Ve skutečnosti jsou větší a jasnější než většina hvězd; v této studii se například 18 cefeidů ULP pohybovalo ve velikosti 12 až 20násobku hmotnosti našeho slunce.
Díky jasu jsou dobré značky vzdálenosti, řekl Stanek. Typické cefeidy se těžko objevují ve vzdálených galaxiích, protože jejich světlo se mísí s jinými hvězdami. Cepheidy ULP jsou dostatečně jasné, aby vynikly.
Astronomové také dlouho předpokládali, že se cefeidy ULP nevyvíjejí stejným způsobem jako ostatní cefeidy. V této studii však tým Ohio State našel první důkaz, že se cefeid ULP vyvíjí jako klasičtější cefeid.
Klasický cepheid bude během své životnosti mnohokrát teplejší a chladnější. Mezi tím se vnější vrstvy hvězdy stávají nestabilními, což způsobuje změny jasu. Cefeidy ULP jsou považovány za procházející tímto obdobím nestability pouze jednou a jdou pouze jedním směrem - od teplejšího k chladnějšímu.
Ale jak astronomové shromáždili data z různých částí literatury pro tuto studii, zjistili, že jedna z cepheidů ULP - hvězda v Malém Magellanově mračnu s názvem HV829 - se zjevně pohybuje opačným směrem.
Před čtyřiceti lety HV829 pulzoval každých 87,6 dní. Nyní pulzuje každých 84,4 dní. Další dvě měření nalezená v literatuře potvrzují, že období se mezi desetiletími mezi lety neustále zmenšuje, což naznačuje, že samotná hvězda se zmenšuje a zahřívá se.
Astronomové dospěli k závěru, že cefeidy ULP mohou astronomům pomoci nejen měřit vesmír, ale také se dozvědět více o tom, jak se vyvíjejí velmi hmotné hvězdy.
Některé z těchto výsledků byly hlášeny v Astrofyzikálním časopise v dubnu 2009. Od té doby, co byl tento dokument psán, začali astronomové z Ohio State Large Binocular Telescope v Tucsonu v Arizoně hledat další cefeidy ULP. Stanek říká, že v galaxii M81 našli několik dobrých kandidátů, ale tyto výsledky musí být ještě potvrzeny.
Zdroje: AAS, Ohio State University
