Að mæla alheiminn nákvæmar en nokkru sinni fyrr
Nýjar niðurstöður negla niður fjarlægðina til næstu vetrarbrautar
Sævar Helgi Bragason
06. mar. 2013
Fréttir
Hópi stjörnufræðingar hefur tekist að mæla fjarlægðina til Stóra Magellansskýsins með meiri nákvæmni en nokkru sinni fyrr.
Eftir mjög nákvæmar athuganir í nærri áratug hefur alþjóðlegum hópi stjörnufræðinga tekist að mæla fjarlægðina til nágrannavetrarbrautar okkar, Stóra Magellansskýsins, með meiri nákvæmni en nokkru sinni fyrr. Þessar nýju mælingar bæta einnig skilning okkar á útþensluhraða alheimsins — Hubblesfastanum — og markar því mikilvægt skref til betri skilnings á hulduorkunni dularfullu sem veldur síauknum útþensluhraða. Stjörnufræðingarnir notuðu sjónauka í La Silla stjörnustöð ESO í Chile og aðra sjónauka víða um heim. Greint er frá niðurstöðunum í tímaritinu Nature sem kom út þann 7. mars 2013.
Stjörnufræðingar mæla stærð alheimsins með því að finna fyrst út fjarlægðir til nálægra fyrirbæra og nota þau síðan sem staðalkerti[1] til að negla niður sífellt meiri fjarlægðir í geimnum. Þessi keðja er aftur á móti aðeins jafn nákvæm og veikasti hlekkurinn. Allt þar til nú hefur reynst örðugt að mæla nákvæmlega fjarlægðina til Stóra Magellansskýsins, einnar nálægustu vetrarbrautar við Vetrarbrautina okkar. Mjög mikilvægt er að þekkja fjarlægðir til stjarna í henni eins nákvæmlega og hægt er, því þær eru notaðar til grundvallar fjarlægðarmælinga á enn fjarlægari vetrarbrautum.
Nú hafa hins vegar nákvæmar mælingar á sjaldgæfri tegund tvístirna gert hópi stjörnufræðinga kleift að reikna út miklu áreiðanlegra gildi á fjarlægðinni til Stóra Magellansskýsins: 163.000 ljósár.
„Ég er mjög spenntur yfir þessari uppgötvun því í hundrað ár hafa stjörnufræðingar reynt að mæla nákvæmlega fjarlægðina til Stóra Magellansskýsins sem hefur gengið brösulega,“ segir Wolfgang Gleren (Universidad de Concepción í Chile) einn af forsprökkum hópsins. „Við höfum nú leyst þetta vandamál því niðurstöður okkar eru með aðeins 2% óvissu.“
Þessi bæting á mældri fjarlægð til Stóra Magellansskýsins gefur líka áreiðanlegri gildi á fjarlægðum marga breytistjarna af gerð Sefíta [2]. Sefítar eru bjartar sveiflustjörnur sem notaðar eru sem staðalkerti í fjarlægðarmælingum á vetrarbrautum og til að ákvarða útþensluhraða alheimsins — Hubblesfastann. Þetta er aftur grundvöllurinn að kortlagningu alheims út að fjarlægustu vetrarbrautum sem eru innan seilingar nútíma stjörnusjónauka. Því betur sem fjarlægðin til Stóra Magellansskýsins er þekkt, þeim mun nákvæmari eru mælingar á öðrum fjarlægðum í alheiminum.
Stjörnufræðingarnir mældu fjarlægðina til Stóra Magellansskýsins með því að fylgjast með sjaldgæfum og þéttum pörum stjarna sem kallast myrkvatvístirni [3]. Slíkar stjörnur eru á braut um hver aðra og fara því annað slagið fyrir hver aðra. Séð frá jörðinni minnkar heildarbirtan frá þeim þegar þetta gerist, bæði þegar önnur stjarnan gengur fyrir hina og líka þegar hún fer á bakvið hana, þó í minni mæli [4].
Með því að mæla birtubreytingarnar nákvæmlega sem og brautarhraða stjarnanna, er hægt að finna út stærðir og massa stjarnanna til að fá frekari upplýsingar um brautirnar. Þegar allt er tekið saman auk athugana á heildarbirtu og litum stjarnanna [5] er hægt að rekna fjarlægðirnar til þeirra mjög nákvæmlega.
Þessari aðferð hefur verið beitt áður, en á heitar stjörnur. Í þeim tilvikum þarf að gera ýmsar nálganir og eru þá niðurstöðurnar ekki eins áreiðanlegar og æskilegt er. En nú, í fyrsta sinn, hafa svona mælingar verið gerðar á átta mjög sjaldgæfum myrkvatvístirnum þar sem stjörnurnar í kerfunum eru kaldari rauðar risastjörnur [6]. Þessar stjörnur hafa verið rannsakaðar gaumgæfilega og veita miklu nákvæmara gildi á fjarlægðinni — allt niður í 2% óvissu.
„ESO hafði upp á bjóða fullkomna sjónauka og mælitæki sem verkefnið krafðist: HARPS fyrir mjög nákvæmar sjónstefnumælingar á tiltölulega daufum stjörnum og SOFI fyrir mjög nákvæmar innrauðar birtumælingar,“ segir Grzegorz Pietrzyński (Universidad de Concepción í Chile og Warsaw University Observatory í Póllandi), aðalhöfundur greinarinnar í Nature.
„Við vinnum að því frekari endurbótum á aðferð okkar og vonumst til að þekkja fjarlægðina til Stóra Magellansskýsins með allt aðeins 1% óvissu innan fáeinna ára. Þetta hefur miklar afleiðingar í för með sér, ekki aðeins fyrir heimsfræðirannsóknir, heldur mörg önnur svið stjarneðlisfræðinnar,“ segir Dariusz Graczyk, annar höfundur greinarinnar í Nature.
Skýringar
[1] Staðalkerti eru fyrirbæri með þekkt birtustig. Með því að fylgjast með því hversu bjart slíkt fyrirbæri sýnist vera á himinhvolfinu, geta stjörnufræðingar fundið út fjarlægðina til þess — fjarlægari fyrirbæri sýnast daufari. Dæmi um slík staðalkerti eru breytistjörnur af gerð Sefíta [2] og sprengistjörnur af gerð Ia. Erfitt er að finna tiltölulega nálæg dæmi um þessi fyrirbæri sem hægt er að fjarlægðarmæla með öðrum aðferðum og stilla þannig fjarlægðarkvarðann út frá þeim.
[2] Sefítar eru bjartar, óstöðugar stjörnur sem breyta birtu sinni. Greinilegt samband er milli þess hver fljótt þær breyta birtunni og hve bjartar þær eru. Sefítar sem breyta birtu sinni hratt eru daufari en þeir Sefítar sem breyta birtunni hægt. Þetta sveiflulýsilögmál gerir kleift að nota þá sem staðalkerti til að mæla fjarlægðir til nálægra vetrarbrauta.
[3] Þessi rannsókn er hluti af Araucaria verkefninu sem miðar að því að bæta mælingar á fjarlægðum til nálægra vetrarbrauta.
[4] Birtubreytingarnar eru háðar stærðum stjarnanna, hitastigi þeirra, litum og brautum þeirra.
[5] Litirnir eru mældir með því að bera saman birtustig stjarna á mismunandi nær-innrauðum bylgjulengdum.
[6] Þessar stjörnur fundist við leit í þeim 35 milljónum stjarna sem OGLE verkefnið hafði skrástt í Stóra Magellansskýinu.
Frekari upplýsingar
Skýrt er frá þessari rannsókn í greininni „An eclipsing binary distance to the Large Magellanic Cloud accurate to 2 per cent“ eftir G. Pietrzynski o.fl. sem birtist þann 7. mars 2013 í tímaritinu Nature.
Í rannsóknateyminu eru G. Pietrzyński (Universidad de Concepción í Chile; Warsaw University Observatory í Póllandi), D. Graczyk (Universidad de Concepción), W. Gieren (Universidad de Concepción), I. B. Thompson (Carnegie Observatories í Pasadena í Bandaríkjunum), B., Pilecki (Universidad de Concepción; Warsaw University Observatory), A. Udalski (Warsaw University Observatory), I. Soszyński (Warsaw University Observatory), S. Kozłowski (Warsaw University Observatory), P. Konorski (Warsaw University Observatory), K. Suchomska (Warsaw University Observatory), G. Bono (Università di Roma Tor Vergata í Róm á Ítalíu; INAF-Osservatorio Astronomico di Roma á Ítalíu), P. G. Prada Moroni (Università di Pisa á Ítalíu; INFN í Pisa á Ítalíu), S. Villanova (Universidad de Concepción ), N. Nardetto (Laboratoire Fizeau, UNS/OCA/CNRS í Nice í Frakklandi), F. Bresolin (Institute for Astronomy á Hawaii í Bandaríkjunum), R. P. Kudritzki (Institute for Astronomy á Hawaii í Bandaríkjunum), J. Storm (Leibniz Institute for Astrophysics í Potsdam í Þýskalandi), A. Gallenne (Universidad de Concepción), R. Smolec (Nicolaus Copernicus Astronomical Centre í Varsjá í Póllandi), D. Minniti (Pontificia Universidad Católica de Chile í Santiago í Chile; Vatican Observatory á Ítalíu), M. Kubiak (Warsaw University Observatory), M. Szymański (Warsaw University Observatory), R. Poleski (Warsaw University Observatory), Ł. Wyrzykowski (Warsaw University Observatory), K. Ulaczyk (Warsaw University Observatory), P. Pietrukowicz (Warsaw University Observatory), M. Górski (Warsaw University Observatory), P. Karczmarek (Warsaw University Observatory).
ESO er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og lang öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 15 landa: Austurríkis, Belgíu, Brasilíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Hollands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands. ESO heldur úti metnaðarfullum verkefnum sem miða að hönnun, smíði og starfsemi öflugra stjörnustöðva á jörðinni sem gera stjörnufræðingum kleift að gera mikilvægar uppgötvanir. ESO leikur líka lykilhlutverk í að efla og skipuleggja samstarf í stjarnvísindarannsóknum. ESO starfrækir þrjár stjörnuathugunarstöðvar í heimsflokki: La Silla, Paranal og Chajnantor. Á Paranalfjalli starfrækir ESO Very Large Telescope, fullkomnustu stjörnusjónauka heims sem notaðir eru til athugana á sýnilegu ljósi og tvo kortlagningarsjónauka. VISTA er stærsti kortlagningarsjónauki veraldar fyrir innrautt ljós og VLT Survey Telescope er stærsti sjónauki heims sem eingöngu er ætlað að kortleggja himinn í sýnilegu ljósi. ESO er þátttakandi í ALMA, byltingarkenndum útvarpssjónauka og stærsta stjarnvísindaverkefni heims. ESO hyggur einnig á smíði 39 metra risasjónauka, European Extremely Large Telescope eða E-ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.
Tenglar
Tengiliðir
Sævar Helgi Bragason
University of Iceland
Reykjavík, Iceland
Farsími: +354-896-1984
Tölvupóstur: [email protected]
Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1311.
Tengdar myndir
Hér sést teikning listmanns af myrkvatvístirni. Þegar stjörnurnar tvær hringsnúast um hver aðra, ganga þær fyrir hver aðra og minnkar þá samanlögð birta þeirra, séð úr fjarlægð. Með því að rannska hvernig ljósið breytist, sem og aðra eiginleika kerfisins, geta stjörnufræðingar mælt fjarlægðina til myrkvatvístirna mjög nákvæmlega. Löng röð mælinga á mjög sjaldgæfri tegund kaldra myrkvatvístirna hefur nú leitt til nákvæmustu fjarlægðarmælinga sem gerðar hafa verið á Stóra Magellansskýinu, nágrannavetrarbraut okkar. Þessar mælingar marka mikilvægt skref í ákvörðun á fjarlægðum í alheiminum. Mynd: ESO/L. Calçada
Á þessari mynd sést Stóra Magellansskýið, nágrannavetrarbraut okkar. Búið er að merkja inn á myndina staðsetningar átta daufra og sjaldgæfra myrkvatvístirna (þau eru of dauf til að sjást á myndinni). Með því að rannska hvernig ljósið breytist, sem og aðra eiginleika kerfisins, geta stjörnufræðingar mælt fjarlægðina til myrkvatvístirna mjög nákvæmlega. Mynd: ESO/R. Gendler
Að mæla alheiminn nákvæmar en nokkru sinni fyrr
Nýjar niðurstöður negla niður fjarlægðina til næstu vetrarbrautar
Sævar Helgi Bragason 06. mar. 2013 Fréttir
Hópi stjörnufræðingar hefur tekist að mæla fjarlægðina til Stóra Magellansskýsins með meiri nákvæmni en nokkru sinni fyrr.
Eftir mjög nákvæmar athuganir í nærri áratug hefur alþjóðlegum hópi stjörnufræðinga tekist að mæla fjarlægðina til nágrannavetrarbrautar okkar, Stóra Magellansskýsins, með meiri nákvæmni en nokkru sinni fyrr. Þessar nýju mælingar bæta einnig skilning okkar á útþensluhraða alheimsins — Hubblesfastanum — og markar því mikilvægt skref til betri skilnings á hulduorkunni dularfullu sem veldur síauknum útþensluhraða. Stjörnufræðingarnir notuðu sjónauka í La Silla stjörnustöð ESO í Chile og aðra sjónauka víða um heim. Greint er frá niðurstöðunum í tímaritinu Nature sem kom út þann 7. mars 2013.
Stjörnufræðingar mæla stærð alheimsins með því að finna fyrst út fjarlægðir til nálægra fyrirbæra og nota þau síðan sem staðalkerti[1] til að negla niður sífellt meiri fjarlægðir í geimnum. Þessi keðja er aftur á móti aðeins jafn nákvæm og veikasti hlekkurinn. Allt þar til nú hefur reynst örðugt að mæla nákvæmlega fjarlægðina til Stóra Magellansskýsins, einnar nálægustu vetrarbrautar við Vetrarbrautina okkar. Mjög mikilvægt er að þekkja fjarlægðir til stjarna í henni eins nákvæmlega og hægt er, því þær eru notaðar til grundvallar fjarlægðarmælinga á enn fjarlægari vetrarbrautum.
Nú hafa hins vegar nákvæmar mælingar á sjaldgæfri tegund tvístirna gert hópi stjörnufræðinga kleift að reikna út miklu áreiðanlegra gildi á fjarlægðinni til Stóra Magellansskýsins: 163.000 ljósár.
„Ég er mjög spenntur yfir þessari uppgötvun því í hundrað ár hafa stjörnufræðingar reynt að mæla nákvæmlega fjarlægðina til Stóra Magellansskýsins sem hefur gengið brösulega,“ segir Wolfgang Gleren (Universidad de Concepción í Chile) einn af forsprökkum hópsins. „Við höfum nú leyst þetta vandamál því niðurstöður okkar eru með aðeins 2% óvissu.“
Þessi bæting á mældri fjarlægð til Stóra Magellansskýsins gefur líka áreiðanlegri gildi á fjarlægðum marga breytistjarna af gerð Sefíta [2]. Sefítar eru bjartar sveiflustjörnur sem notaðar eru sem staðalkerti í fjarlægðarmælingum á vetrarbrautum og til að ákvarða útþensluhraða alheimsins — Hubblesfastann. Þetta er aftur grundvöllurinn að kortlagningu alheims út að fjarlægustu vetrarbrautum sem eru innan seilingar nútíma stjörnusjónauka. Því betur sem fjarlægðin til Stóra Magellansskýsins er þekkt, þeim mun nákvæmari eru mælingar á öðrum fjarlægðum í alheiminum.
Stjörnufræðingarnir mældu fjarlægðina til Stóra Magellansskýsins með því að fylgjast með sjaldgæfum og þéttum pörum stjarna sem kallast myrkvatvístirni [3]. Slíkar stjörnur eru á braut um hver aðra og fara því annað slagið fyrir hver aðra. Séð frá jörðinni minnkar heildarbirtan frá þeim þegar þetta gerist, bæði þegar önnur stjarnan gengur fyrir hina og líka þegar hún fer á bakvið hana, þó í minni mæli [4].
Með því að mæla birtubreytingarnar nákvæmlega sem og brautarhraða stjarnanna, er hægt að finna út stærðir og massa stjarnanna til að fá frekari upplýsingar um brautirnar. Þegar allt er tekið saman auk athugana á heildarbirtu og litum stjarnanna [5] er hægt að rekna fjarlægðirnar til þeirra mjög nákvæmlega.
Þessari aðferð hefur verið beitt áður, en á heitar stjörnur. Í þeim tilvikum þarf að gera ýmsar nálganir og eru þá niðurstöðurnar ekki eins áreiðanlegar og æskilegt er. En nú, í fyrsta sinn, hafa svona mælingar verið gerðar á átta mjög sjaldgæfum myrkvatvístirnum þar sem stjörnurnar í kerfunum eru kaldari rauðar risastjörnur [6]. Þessar stjörnur hafa verið rannsakaðar gaumgæfilega og veita miklu nákvæmara gildi á fjarlægðinni — allt niður í 2% óvissu.
„ESO hafði upp á bjóða fullkomna sjónauka og mælitæki sem verkefnið krafðist: HARPS fyrir mjög nákvæmar sjónstefnumælingar á tiltölulega daufum stjörnum og SOFI fyrir mjög nákvæmar innrauðar birtumælingar,“ segir Grzegorz Pietrzyński (Universidad de Concepción í Chile og Warsaw University Observatory í Póllandi), aðalhöfundur greinarinnar í Nature.
„Við vinnum að því frekari endurbótum á aðferð okkar og vonumst til að þekkja fjarlægðina til Stóra Magellansskýsins með allt aðeins 1% óvissu innan fáeinna ára. Þetta hefur miklar afleiðingar í för með sér, ekki aðeins fyrir heimsfræðirannsóknir, heldur mörg önnur svið stjarneðlisfræðinnar,“ segir Dariusz Graczyk, annar höfundur greinarinnar í Nature.
Skýringar
[1] Staðalkerti eru fyrirbæri með þekkt birtustig. Með því að fylgjast með því hversu bjart slíkt fyrirbæri sýnist vera á himinhvolfinu, geta stjörnufræðingar fundið út fjarlægðina til þess — fjarlægari fyrirbæri sýnast daufari. Dæmi um slík staðalkerti eru breytistjörnur af gerð Sefíta [2] og sprengistjörnur af gerð Ia. Erfitt er að finna tiltölulega nálæg dæmi um þessi fyrirbæri sem hægt er að fjarlægðarmæla með öðrum aðferðum og stilla þannig fjarlægðarkvarðann út frá þeim.
[2] Sefítar eru bjartar, óstöðugar stjörnur sem breyta birtu sinni. Greinilegt samband er milli þess hver fljótt þær breyta birtunni og hve bjartar þær eru. Sefítar sem breyta birtu sinni hratt eru daufari en þeir Sefítar sem breyta birtunni hægt. Þetta sveiflulýsilögmál gerir kleift að nota þá sem staðalkerti til að mæla fjarlægðir til nálægra vetrarbrauta.
[3] Þessi rannsókn er hluti af Araucaria verkefninu sem miðar að því að bæta mælingar á fjarlægðum til nálægra vetrarbrauta.
[4] Birtubreytingarnar eru háðar stærðum stjarnanna, hitastigi þeirra, litum og brautum þeirra.
[5] Litirnir eru mældir með því að bera saman birtustig stjarna á mismunandi nær-innrauðum bylgjulengdum.
[6] Þessar stjörnur fundist við leit í þeim 35 milljónum stjarna sem OGLE verkefnið hafði skrástt í Stóra Magellansskýinu.
Frekari upplýsingar
Skýrt er frá þessari rannsókn í greininni „An eclipsing binary distance to the Large Magellanic Cloud accurate to 2 per cent“ eftir G. Pietrzynski o.fl. sem birtist þann 7. mars 2013 í tímaritinu Nature.
Í rannsóknateyminu eru G. Pietrzyński (Universidad de Concepción í Chile; Warsaw University Observatory í Póllandi), D. Graczyk (Universidad de Concepción), W. Gieren (Universidad de Concepción), I. B. Thompson (Carnegie Observatories í Pasadena í Bandaríkjunum), B., Pilecki (Universidad de Concepción; Warsaw University Observatory), A. Udalski (Warsaw University Observatory), I. Soszyński (Warsaw University Observatory), S. Kozłowski (Warsaw University Observatory), P. Konorski (Warsaw University Observatory), K. Suchomska (Warsaw University Observatory), G. Bono (Università di Roma Tor Vergata í Róm á Ítalíu; INAF-Osservatorio Astronomico di Roma á Ítalíu), P. G. Prada Moroni (Università di Pisa á Ítalíu; INFN í Pisa á Ítalíu), S. Villanova (Universidad de Concepción ), N. Nardetto (Laboratoire Fizeau, UNS/OCA/CNRS í Nice í Frakklandi), F. Bresolin (Institute for Astronomy á Hawaii í Bandaríkjunum), R. P. Kudritzki (Institute for Astronomy á Hawaii í Bandaríkjunum), J. Storm (Leibniz Institute for Astrophysics í Potsdam í Þýskalandi), A. Gallenne (Universidad de Concepción), R. Smolec (Nicolaus Copernicus Astronomical Centre í Varsjá í Póllandi), D. Minniti (Pontificia Universidad Católica de Chile í Santiago í Chile; Vatican Observatory á Ítalíu), M. Kubiak (Warsaw University Observatory), M. Szymański (Warsaw University Observatory), R. Poleski (Warsaw University Observatory), Ł. Wyrzykowski (Warsaw University Observatory), K. Ulaczyk (Warsaw University Observatory), P. Pietrukowicz (Warsaw University Observatory), M. Górski (Warsaw University Observatory), P. Karczmarek (Warsaw University Observatory).
ESO er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og lang öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 15 landa: Austurríkis, Belgíu, Brasilíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Hollands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands. ESO heldur úti metnaðarfullum verkefnum sem miða að hönnun, smíði og starfsemi öflugra stjörnustöðva á jörðinni sem gera stjörnufræðingum kleift að gera mikilvægar uppgötvanir. ESO leikur líka lykilhlutverk í að efla og skipuleggja samstarf í stjarnvísindarannsóknum. ESO starfrækir þrjár stjörnuathugunarstöðvar í heimsflokki: La Silla, Paranal og Chajnantor. Á Paranalfjalli starfrækir ESO Very Large Telescope, fullkomnustu stjörnusjónauka heims sem notaðir eru til athugana á sýnilegu ljósi og tvo kortlagningarsjónauka. VISTA er stærsti kortlagningarsjónauki veraldar fyrir innrautt ljós og VLT Survey Telescope er stærsti sjónauki heims sem eingöngu er ætlað að kortleggja himinn í sýnilegu ljósi. ESO er þátttakandi í ALMA, byltingarkenndum útvarpssjónauka og stærsta stjarnvísindaverkefni heims. ESO hyggur einnig á smíði 39 metra risasjónauka, European Extremely Large Telescope eða E-ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.
Tenglar
Tengiliðir
Sævar Helgi Bragason
Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1311.University of Iceland
Reykjavík, Iceland
Farsími: +354-896-1984
Tölvupóstur: [email protected]
Tengdar myndir