Annak ellenére, hogy már közel egy évszázada méricskéljük, a mai napig nincs megegyezés az Univerzum tágulásának pontos üteméről. Egy új technika segíthet a kérdés megválaszolásában, melyben távoli galaxisok idősödő csillagainak távolságát mérik. A Chicagoi Egyetem kutatóinak új tanulmányában az aszimptotikus óriáság J-régiójának csillagait vizsgálják. A közelmúltban kidolgozott módszer röviden a JAGB (J-region Asymptotic Giant Branch) nevet kapta 2020 elején két kifejlesztőjétől, Barry F. Madore-tól és Wendy L. Freedman-től.
A kozmológia egyik legizgalmasabb aktuális kérdése, hogy vajon hiányzik-e valami az Univerzum fejlődését tárgyaló fizikánkból. A Hubble-állandó értékeinek eltérése jelezheti, hogy van valamilyen ismeretlen fizikai tulajdonsága a Világegyetemnek; ennél „unalmasabb” magyarázat a mérések eddig fel nem ismert bizonytalansága. Kevés olyan módszer van, ami megfelelő pontossággal bír, az új JAGB módszer pedig ígéretesnek tűnik.
Az Univerzum történetének kulcsa
Először 1929-ben Edwin Hubble találta meg az összefüggést a galaxisok távolsága és távolodásuk sebessége között. A Hubble-állandónak keresztelt érték a kozmológiai modellek kulcsfontosságú részévé vált. Hubble cefeida típusú változócsillagok segítségével mérte ki a galaxisok távolságát és sebességét (a cefeidák abszolút fényessége és pulzációs periódusa közt jól leírható összefüggés van).
Az elmúlt évtizedekben sokat javultak a Hubble módszeréhez hasonló direkt mérések, de nem egyeznek a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzásból extrapolált értékkel – ez a modern kozmológia egyik legjelentősebb problémájává vált. Egy független mérési módszer segíthet az eredményeket közelebb hozni egymáshoz, illetve segíthet eldönteni, mi lehet a valós érték.
Itt jön szóba a JAGB módszer. Az aszimptotikus óriáság közeli infravörös tartományban kimért szín-fényesség diagramjának J-vel jelölt régiójába eső csillagok olyan öregedő objektumok, melyek felszínére jelentős mennyiségű szént kevertek fel a konvekciós áramok. Jellegzetes narancssárga színük és fényességük miatt megkülönböztethetőek egy galaxis többi csillagaitól. Empirikus megfigyelésekkel támasztották alá, hogy valódi fényességük galaxisról galaxisra megegyezik.
Kiváló jelöltek így ún. standard gyertyáknak. Mivel egy csillag látható fényessége a megfigyelőtől vett távolságától és valódi fényességétől függ, a csillag valódi fényességének ismeretében meghatározható a távolság. A JAGB módszer újdonsága miatt a jelen projekt célja az volt, hogy megnézzék, fel tudja-e venni pontosságban a versenyt a többi távolságindikátorral.
Irány a csillagokhoz
Az Astrophyiscal Journal nemzetközi tudományos folyóiratban publikált tanulmányban a Lokális Csoport egyik külső galaxisát szemelték ki, a Wolf-Lundmark-Melotte (vagy röviden WLM) galaxist. A chilei Las Campanas Obszervatórium Magellan teleszkópjainak adatait használták fel. Mivel egyetlen célobjektumot négy független mérési módszerrel vizsgáltak, így össze lehetett hasonlítani a JAGB módszer pontosságát a korábbi, már elfogadott módszerekével.
Az adatokat négyféleképpen analizálva megállapították, hogy a JAGB módszer nem csak független ellenőrző módszere a többi távolságmérésnek, de kevesebb mérési idő is szükséges hozzá. A távcsőidőkért versenyző csillagászok közt ez igen előnyös tulajdonságnak számít.
Mivel a JAGB csillagok közeli infravörös hullámhosszakon fényesebbek, mint a más távolságmérési módszerekben használt csillagok, messzebbről is megfigyelhetőek, távolabbi objektumok távolságát is meg tudjuk mérni a segítségükkel. Emellett a JAGB csillagok mindenféle galaxisban megtalálhatóak, ellenben például a cefeidákkal, amik inkább a spirálgalaxisok bizonyos típusaiban jellemzőek, megfigyelésüket pedig sokszor szoros közeli csillagok és por is nehezíti.
A kutatást ideálisan a James Webb-űrteleszkóp és a Hubble-űrteleszkóp használatával folytatnák, hogy Ia típusú szupernóvákat tartalmazó galaxisok távolságát is megmérjék. Ezután már meg tudnák határozni a Hubble-állandó értékét is a JAGB módszerrel – a kérdés az, hogy vajon megegyezik-e majd más direkt mérési módszerekből nyert értékekkel, esetleg közelebb hoz-e minket a Hubble-állandó rejtélyének megoldásához.
Forrás: Chicago University
