Három százalékos hibával határozták meg egy gömbhalmaz távolságát

1678

A Hubble-űrtávcsővel összegyűjtött adatok alapján a klasszikus parallaxis-módszer alkalmazásával mindössze három százalékos hibával sikerült meghatározni egy viszonylag közeli gömbhalmaz, az NGC 6397 távolságát.

Az NGC 6397 katalógusjelű csillagtársulás a Földhöz legközelebbi gömbhalmazok egyike. Az új mérés szerint távolsága 7800 fényév, mindössze 3 százalékos hibával. Az új, pontosított távolsággal független becslést lehet adni az univerzum korára, ugyanakkor a csillagfejlődési modellek javításában is segít a csillagászoknak. A csillaghalmazok alapvető szerepet játszanak az ilyen munkákban, mivel tagjaik távolsága, kora és kémiai összetétele is megegyezik, így egységes csillagpopulációt alkotnak. (A gömbhalmazok valóban sokáig ideális objektumok voltak a csillagfejlődési elméletek tesztelésére, mivel úgy gondolták, hogy a csillagaik egyszerre keletkeztek, így azok kora is megegyezik. Az elmúlt évtizedekben azonban kiderült, hogy szinte az összes gömbhalmazban több csillagpopuláció létezik. [A fordító megjegyzése])

A Tejútrendszer körül keringő gömbhalmazok távolságának meghatározásához a csillagászok a halmazok csillagainak luminozitását és színét vetik össze elméleti modellekkel, illetve a Naprendszer szomszédságában található hasonló csillagok fényesség- és színadataival. Ezen becslések hibái azonban elérik a 10-20 százalékot is. Az új távolságadat egy ennél sokkal közvetlenebb eljárás eredménye: a kutatók visszatértek az ősi, már a görög tudósok által is használt háromszögelés módszeréhez, és a Hubble-űrtávcső lehetőségeit kihasználva a gömbhalmaz csillagainak rendkívül kicsiny parallaxisát – a Föld Nap körüli keringése következtében a háttérhez képesti nagyon kicsi szögelmozdulást – mérték meg, kihúzva ezzel a Hubble mérőszalagját a Tejútrendszer korongján túlra.

A Tom Brown (Space Telescope Science Institute, Baltimore, Maryland) által vezetett kutatócsoport az NGC 6397 korát is kiszámolta, amelyre 13,4 milliárd évet kapott. Brown magyarázata szerint a gömbhalmazok annyira ősi objektumok, hogy ha a modellekből származtatott koruk és távolságuk egy kicsit is hibádzik, úgy tűnhet, hogy még az univerzumnál is öregebbek. A gömbhalmazok lehető legpontosabb távolságadatai referenciaként szolgálnak a fiatal és öreg csillagpopulációk jellemzőinek tanulmányozása során. “Bármely, a mérésekkel megegyező eredményt adó modell növeli a bizodalmunkat abban, hogy az adott modell a még távolabbi csillagokra is alkalmazható” – mondja Brown. “A csillagmodelleket a közeli csillaghalmazokhoz horgonyoztuk. Eddig azonban csak a sokkal fiatalabb nyílthalmazokra voltak kellően pontos távolságadataink, mivel ezek közel vannak hozzánk.” Ezekkel ellentétben a Tejútrendszer mintegy 150 ismert gömbhalmaza a viszonylag fiatal korongon kívül kering. Ezek a több százezer csillagból álló sűrű, gömbszimmetrikus halmazok galaxisunk első “telepesei”.

Az NGC 6397 katalógusjelű ősi, több százezer csillagból álló gömbhalmaz a Hubble-űrtávcső felvételén. (NASA, ESA, and T. Brown and S. Casertano (STScI); Acknowledgement: NASA, ESA, and J. Anderson (STScI))

Az NGC 6397 távolságának meghatározásához Brown és munkatársai a Nobel-díjas Adam Riess és Stefano Casertano (STScI és Johns Hopkins University, Baltimore) által a cefeida típusú pulzáló változócsillagok távolságbecsléséhez kifejlesztett módszert alkalmazták. Ezek a csillagok az ún. kozmikus távolságlétra fokaként alapvető szerepet játszanak az univerzum tágulási ütemének meghatározásában.

A “térbeli letapogatás” (spatial scanning) nevű eljárással a Hubble Wide Field Camera 3 műszere az NGC 6397 gömbhalmaz 40 csillagának parallaxisát határozta meg, két éven keresztül félévente végezve egy-egy mérést. A kutatók aztán ezek kombinálásával jutottak el az eddigi legpontosabb távolságadathoz. “Mivel nem egyedi cefeida változócsillagokat vizsgáltunk, hanem több tucat csillagot, az eredményünk is pontosabb” – mutatott rá Casertano.

A megmérendő kicsiny szögértékek a kamera érzékelőjén mindössze 0,01 pixel elcsúszást eredményeztek, de ezt az apró eltérést sikerült 0,0003 pixel pontossággal kimérni. Ez megfelel annak, mintha a kísérőnkön hagyott egyik holdjáró abroncsának méretét két centiméter pontossággal mérnénk meg.

A kutatók azt mondják, hogy a hibát akár 1 százalékra is le tudják szorítani, ha a Hubble távolságmérését kombinálják az Európai Űrügynökség (European Space Agency, ESA) milliónyi csillag pozícióját és távolságát eddig nem látott pontossággal mérő Gaia űrszondájának hamarosan, április végén nyilvánosságra kerülő új, DR2 adatbázisából kinyerhető adatokkal.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astrophysical Journal Letters c. folyóiratban jelent meg.

Forrás: ScienceDaily 2018.04.04.

Hozzászólás

hozzászólás