Используя редкий тип гигантских переменных звезд Цефеиды в качестве космических маркеров, астрономы нашли способ измерять расстояния до объектов в три раза дальше в космосе, чем это было возможно ранее. Но астрономы нашли способ использовать переменные «сверхдлинный период» (ULP) Cepheid в качестве маяков для измерения расстояний до 300 миллионов световых лет и более.
Классические цефеиды яркие, но за пределами 100 миллионов световых лет от Земли их сигнал теряется среди других ярких звезд, сказал Джонатан Берд, аспирант по астрономии в штате Огайо, который обсуждал свои выводы на конференции Американского астрономического общества в понедельник.
Но ULP - это редкий и очень яркий класс цефеид, пульсирующий очень медленно.
Астрономы также давно думали, что цефеиды ULP не развиваются так же, как другие цефеиды. В этом исследовании, однако, астрономы обнаружили первые доказательства того, что цефеида ULP развивается так же, как классический цефеид.
Существует несколько методов расчета расстояния до звезд, и астрономам часто приходится комбинировать методы для косвенного измерения расстояния. Обычная аналогия - это лестница, где каждый новый метод имеет более высокую ступеньку выше другого. На каждой новой ступени космической лестницы расстояния складываются ошибки, снижая точность общего измерения. Таким образом, любой отдельный метод, который может пропустить ступени лестницы, является ценным инструментом для исследования вселенной.
Кшиштоф Станек, профессор астрономии в штате Огайо, применил метод прямого измерения в 2006 году, когда он впервые использовал свет, возникающий из двойной звездной системы в галактике M33, для измерения расстояния до этой галактики. M33 находится на расстоянии 3 миллионов световых лет от Земли.
Эта новая техника с использованием цефеид ULP отличается. Это косвенный метод, но это первоначальное исследование предполагает, что этот метод будет работать для галактик, которые находятся намного дальше, чем M33.
«Мы обнаружили, что сверхдлинные цефеиды являются потенциально мощным индикатором расстояния. Мы полагаем, что они могли бы обеспечить первые прямые измерения звездного расстояния до галактик в диапазоне 50-100 мегапарсек (150 - 326 миллионов световых лет) и намного дальше этого », - сказал Станек.
Поскольку исследователи, как правило, не обращают внимания на сверхдлинных цефеид, их мало в астрономических записях. Для этого исследования докторант штата Станек, Берд и штат Огайо Хосе Прието обнаружил 18 цефеид ULP из литературы.
Каждый был расположен в соседней галактике, такой как Малое Магелланово Облако. Расстояния до этих близлежащих галактик хорошо известны, поэтому астрономы использовали эти знания для калибровки расстояния до цефеид ULP.
Они обнаружили, что они могут использовать цефеиды ULP для определения расстояния с погрешностью 10-20% - показатель, типичный для других методов, составляющих лестницу космического расстояния.
«Мы надеемся уменьшить эту ошибку, поскольку все больше людей принимают к сведению цефеиды ULP в своих звездных исследованиях», - сказал Берд. «Мы показали, что метод работает в принципе, и результаты обнадеживают».
Берд объяснил, почему астрономы игнорировали цефеиды ULP в прошлом.
Короткопериодные цефеиды, которые осветляют и затемняют каждые несколько дней, делают хорошие маркеры расстояния в космосе, потому что их период напрямую связан с их яркостью - и астрономы могут использовать эту информацию о яркости для вычисления расстояния. Полярная звезда, Полярная звезда, является известным и классическим цефеидом.
Но астрономы всегда думали, что цефеиды ULP, которые осветляются и тускнеют в течение нескольких месяцев или дольше, не подчиняются этому отношению. Они крупнее и ярче, чем типичные цефеиды. На самом деле они крупнее и ярче большинства звезд; в этом исследовании, например, 18 цефеид ULP имели размер в 12-20 раз больше массы нашего солнца.
По словам Станека, яркость делает их хорошими маркерами расстояния. Типичные цефеиды труднее обнаружить в далеких галактиках, поскольку их свет сливается с другими звездами. Цефеиды ULP достаточно яркие, чтобы выделиться.
Астрономы также давно подозревали, что цефеиды ULP развиваются не так, как другие цефеиды. В этом исследовании, однако, команда штата Огайо обнаружила первые свидетельства эволюции цефеиды ULP по сравнению с более классическим цефеидом.
Классический цефеид будет многократно нагреваться и охлаждаться в течение всей жизни. В промежутке внешние слои звезды становятся нестабильными, что вызывает изменения яркости. Считается, что цефеиды ULP проходят этот период нестабильности только один раз и идут только в одном направлении - от горячего к прохладному.
Но когда астрономы собрали данные из разных частей литературы для этого исследования, они обнаружили, что один из цефеид ULP - звезда в Малом Магеллановом Облаке, получившая название HV829, - явно движется в противоположном направлении.
Сорок лет назад HV829 пульсировал каждые 87,6 дней. Теперь он пульсирует каждые 84,4 дня. Два других измерения, найденные в литературе, подтверждают, что период в течение десятилетий между ними неуклонно сокращался, что указывает на то, что сама звезда сжимается и нагревается.
Астрономы пришли к выводу, что цефеиды ULP могут помочь астрономам не только измерить вселенную, но и узнать больше о том, как развиваются очень массивные звезды.
Некоторые из этих результатов были опубликованы в Astrophysical Journal в апреле 2009 года. С тех пор, как эта статья была написана, астрономы штата Огайо начали использовать Большой бинокулярный телескоп в Тусоне, штат Аризона, для поиска новых цефеид ULP. Станек говорит, что они нашли несколько хороших кандидатов в галактике M81, но эти результаты еще не подтверждены.
Источники: AAS, Государственный университет Огайо
