Polscy astronomowie zmierzyli odległość Ziemi od sąsiedniej galaktyki z niedostępną wcześniej dokładnością, sięgającą 2 procent. Jak piszą w najnowszym numerze czasopisma "Nature", Wielki Obłok Magellana jest oddalony od nas o 163 tysiące lat świetlnych. Tak dokładne pomiary pozwolą lepiej ocenić tempo rozszerzania się Wszechświata i będą miały kluczowe znaczenie dla zrozumienia natury tajemniczej ciemnej energii, która prawdopodobnie za tym stoi.
Sukces jest owocem trwających dekadę obserwacji, prowadzonych przy pomocy teleskopów Europejskiego Obserwatorium Południowego w La Silla w Chile, a także innych instrumentów na całym świecie. Obserwowane gwiazdy znaleziono, przeszukując 35 milionów gwiazd w Wielkim Obłoku Magellana, przy pomocy aparatury projektu OGLE.
Astronomowie badają skalę Wszechświata, najpierw mierząc odległości do bliskich obiektów, a następnie używając ich jako wzorca, tak zwanych świec standardowych, do ustalenia odległości od obiektów znajdujących się coraz dalej. W związku z tym, wszelkie pomiary są dokładne na tyle, na ile pozwala na to precyzja określenia tej wzorcowej odległości. Wyznaczenie odległości od Wielkiego Obłoku Magellana okazywało się trudne, jego dokładność sięgała 10 procent. Dopiero wykorzystanie nowej metody pomogło osiągnąć przełom.
Poprawki w wyznaczaniu odległości do Wielkiego Obłoku Magellana pozwolą teraz bardziej precyzyjnie ustalić odległości do wielu cefeid. Te jasne, pulsujące gwiazdy wykorzystuje się jako świece standardowe do mierzenia odległości do znacznie dalszych galaktyk i wyznaczenia tempa rozszerzania się Wszechświata - stałej Hubble’a. Ta z kolei stanowi podstawę do mierzenia Wszechświata aż do najodleglejszych galaktyk, które można dostrzec za pomocą współczesnych teleskopów.
Astronomowie wyznaczyli dystans do Wielkiego Obłoku Magellana, obserwując rzadką bliską parę gwiazd, znanych jako układ podwójny zaćmieniowy. Gwiazdy te, okrążając się nawzajem, na przemian się przesłaniają. W takich chwilach obserwacje z Ziemi wskazują na spadek całkowitej jasności układu. Spadki te są zwykle różne w przypadku, gdy gwiazda A przesłania B i odwrotnie.
Bardzo dokładne śledzenie zmian jasności, a także mierzenie orbitalnych prędkości gwiazd, umożliwia ustalenie parametrów ich orbit, ocenę jak duże są gwiazdy i jakie są ich masy. Gdy dane te połączy się ze starannymi pomiarami całkowitej jasności i barwy gwiazd, można zadziwiająco dokładnie wyznaczyć odległość.
Metodę tę stosowano już wcześniej, ale w przypadku gorących gwiazd, kiedy konieczne, dodatkowe założenia zmniejszały dokładność pomiaru. Teraz po raz pierwszy zidentyfikowano osiem bardzo rzadkich układów podwójnych zaćmieniowych, w których obie gwiazdy są chłodniejszymi czerwonymi olbrzymami. Ich obserwacja umożliwia bardzo precyzyjną ocenę odległości.
Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) dysponuje perfekcyjnym zestawem teleskopów i instrumentów do obserwacji potrzebnych dla naszego projektu. HARPS pozwala na dokładny pomiar prędkości radialnych względnie słabych gwiazd, SOFI umożliwia precyzyjne pomiary jasności tych gwiazd w podczerwieni - podkreśla pierwszy autor pracy, profesor Grzegorz Pietrzyński (Universidad de Concepción, Chile i Obserwatorium Uniwersytetu Warszawskiego, Polska). Pracujemy nad dalszym ulepszeniem naszej metody, mamy nadzieję na wyznaczenie odległości do Wielkiego Obłoku Magellana z precyzją rzędu 1 proc. w ciągu najbliższych kilku lat. To ma daleko idące konsekwencje nie tylko dla kosmologii, ale dla wielu pól astrofizyki - dodaje Dariusz Graczyk, drugi autor artykułu w "Nature".
Świece standardowe to obiekty o znanej jasności. Obserwując na ile jasny wydaje się taki obiekt, astronomowie mogą wyznaczyć odległość, bowiem bardziej odległe obiekty wyglądają na słabsze. Przykładem świec standardowych są cefeidy oraz supernowe typu Ia. Cefeidy to jasne, niestabilne gwiazdy, które pulsują i zmieniają swój blask. Astronomowie znają zależność między ich jasnością a tym, jak szybko pulsują. Cefeidy, które pulsują szybciej, są słabsze niż te, które pulsują wolniej. Ta zależność pozwala na użycie ich jako świec standardowych do mierzenia odległości do sąsiednich galaktyk. Problemem pozostaje jednak skalibrowanie skali odległości przez znalezienie względnie bliskich obiektów tego typu, których odległość można wyznaczyć innymi sposobami.
Na podstawie informacji prasowej ESO.
