Kasutades kosmiliste teetähistena haruldast tüüpi hiiglaslikke Cepheidi varieeruvaid tähti, on astronoomid leidnud viisi, kuidas mõõta ruumi kaugust kolm korda kosmosest kaugemal kui seni võimalik. Kuid astronoomid on leidnud võimaluse kasutada ultraheli (ULP) Cepheid muutujaid majakatena, et mõõta vahemaid kuni 300 miljonit valgusaastat ja kaugemal.
Klassikalised kefidid on eredad, kuid kaugemal kui 100 miljonit valgusaastat Maast lähevad nende signaal teiste eredate tähtede hulka, kaotas Ohio osariigi astronoomia doktorant Jonathan Bird, kes arutas oma leide esmaspäeval Ameerika astronoomiaühingu konverentsil.
Kuid ULP-d on Cepheidi haruldane ja erksavärviline klass, mis pulseerivad väga aeglaselt.
Astronoomid on ka pikka aega mõelnud, et ULP cepheids ei arene samamoodi nagu teised cepheids. Selles uuringus leidsid astronoomid aga esimesi tõendeid selle kohta, et ULP-kefeid arenes samamoodi nagu klassikaline Cepheid.
Tähtedeni kauguse arvutamiseks on mitu meetodit ja astronoomid peavad sageli kauguse kaudseks mõõtmiseks meetodeid kombineerima. Tavaline analoogia on redel, iga uue meetodiga kõrgem aste teise kohal. Kosmilise vahemaaredeli iga uue astme korral liiguvad vead, vähendades üldise mõõtmise täpsust. Niisiis on iga üksik meetod, mis võimaldab redeli trepiastmed vahele jätta, universumi uurimiseks hinnatud tööriista.
Ohio osariigi astronoomiaprofessor Krzysztof Stanek kasutas otsese mõõtmise tehnikat 2006. aastal, kui ta kasutas galaktika M33 binaarsest tähesüsteemist väljuvat valgust, et mõõta esimest korda kaugust selle galaktikani. M33 asub Maast 3 miljoni valgusaasta kaugusel.
See uus ULP-keefeide kasutav tehnika on erinev. See on kaudne meetod, kuid see esialgne uuring viitab sellele, et see meetod toimiks galaktikate jaoks, mis on palju kaugemal kui M33.
„Leidsime, et ülipikad perioodilised kefidid on potentsiaalselt võimas vahemaa indikaator. Me usume, et need võiksid anda esimesed otsesed tähekauguse mõõtmised galaktikatele vahemikus 50-100 megaparsekki (150 miljonit - 326 miljonit valgusaastat) ja kaugemal sellest, "rääkis Stanek.
Kuna teadlased ei arvesta ülipika perioodi jooksul tekkivate kefeididega, on neid astronoomilises registris vähe. Stanek, Bird ja Ohio osariigi doktorant Jose Prieto paljastasid selle uurimuse jaoks kirjandusest 18 ULP-tsefeidi.
Kõik asusid lähedalasuvas galaktikas, näiteks Väikeses Magellaani pilves. Kaugused nende lähedalasuvate galaktikateni on hästi teada, nii et astronoomid kasutasid neid teadmisi ULP-kefeiidide kauguse kalibreerimiseks.
Nad leidsid, et nad võivad kasutada ULP-cefeide, et määrata vahemaad 10-20-protsendilise veaga - määr, mis on tüüpiline teistele meetoditele, mis moodustavad kosmilise vaheredeli.
"Loodame seda viga vähendada, kuna rohkem inimesi võtab täheküsitlustes teadmiseks ULP-keefeide," sõnas Bird. "Siiani oleme näidanud, et meetod töötab põhimõtteliselt ja tulemused on julgustavad."
Bird selgitas, miks astronoomid on varem ULP-kefideide eiranud.
Lühikese perioodi vältel olevad kefeiidid, need, mis helendavad ja hämarduvad iga paari päeva tagant, muudavad kosmoses head markerid, kuna nende periood on otseselt seotud nende heledusega - ja astronoomid saavad seda heleduse teavet kasutada kauguse arvutamiseks. Polaris, Põhjatäht, on tuntud ja klassikaline kefid.
Kuid astronoomid on alati arvanud, et mõne kuu või pikema aja jooksul helendavad ja tuhmiks muutuvad ULP-kefideed ei järgi seda suhet. Need on suuremad ja heledamad kui tüüpiline cepheid. Tegelikult on nad suuremad ja heledamad kui enamik tähti; näiteks selles uuringus varieerusid 18 ULP kefidiidi suurus meie päikese massist 12-20 korda.
Heledus teeb neist head kaugusmarkeri, ütles Stanek. Tüüpilisi keefeide on kaugetes galaktikates raskem märgata, kuna nende valgus sulandub teiste tähtedega. ULP cepheids on piisavalt heledad, et eristuda.
Astronoomid on ka pikka aega kahtlustanud, et ULP-cefeiidid ei arene samamoodi nagu teised cepheidid. Selles uuringus leidis Ohio osariigi meeskond aga esimesed tõendid selle kohta, et ULP cepheid on arenenud nagu klassikalisem cepheid.
Klassikaline keefeid kasvab elu jooksul mitu korda kuumemaks ja jahedamaks. Vahepeal muutuvad tähe väliskihid ebastabiilseks, mis põhjustab heleduse muutusi. Arvatakse, et ULP-kefidid läbivad selle ebastabiilsuse perioodi ainult üks kord ja ainult ühes suunas - kuumemast jahedamaks.
Kuid kui astronoomid lõid selle uurimuse kirjanduse eri osadest kokku andmeid, avastasid nad, et üks ULP-i kefeeide - täht Väikeses Magellaani pilves, mida hüüdnimeks HV829 - liigub selgelt vastupidises suunas.
Nelikümmend aastat tagasi pulseeris HV829 iga 87,6 päeva tagant. Nüüd pulseerib see iga 84.4 päeva tagant. Kaks muud kirjanduses leiduvat mõõtmist kinnitavad, et periood on aastakümnete jooksul pidevalt kahanenud, mis näitab, et täht ise kahaneb ja kuumeneb.
Astronoomid jõudsid järeldusele, et ULP-kefeiidid võivad aidata astronoomidel mitte ainult universumit mõõta, vaid nad saavad ka teada, kuidas väga massiivsed tähed arenevad.
Mõnest nendest tulemustest teatati ajakirjas Astrophysical Journal 2009. aasta aprillis. Pärast paberi kirjutamist on Ohio osariigi astronoomid asunud Arizonas Tucsonis kasutama suurt binokli teleskoopi, et otsida rohkem ULP-tsefeiide. Stanek ütleb, et nad on galaktikast M81 leidnud paar head kandidaati, kuid neid tulemusi pole veel vaja kinnitada.
Allikad: AAS, Ohio Riiklik Ülikool
