M31 и M33 являются двумя ближайшими спиральными галактиками и могут служить основой для определения расстояний до более удаленных спиральных галактик и ограничения скорости расширения Вселенной (постоянная Хаббла). Отсюда актуальность и важность нескольких новых исследований, в которых использовались данные, близкие к инфракрасному, для установления твердых расстояний для M31 (Андромеда) и M33 (Триангул) (например, Gieren et al. 2013), и направленные на уменьшение существующих неопределенностей, связанных с фундаментальными параметрами. для этих галактик. Действительно, надежные расстояния для M31 и M33 особенно важны в свете новой оценки постоянной Хаббла от спутника Планка, которая смещена относительно некоторых других результатов, и эта разница препятствует усилиям по выяснению природы темной энергии (теоретизируется таинственная сила). как вызывающий ускоренное расширение Вселенной).
Gieren et al. отметил, что «ряд новых определений расстояния до M33 ... охватывают удивительно большой интервал ... что является причиной серьезной озабоченности. Как вторая ближайшая спиральная галактика, точное определение расстояния [M33] является решающим шагом в процессе построения космической лестницы расстояния ». Что касается M31, Riess et al. 2012 также отметил, что «M31, ближайший аналог Галактики Млечный Путь, долгое время давал важные подсказки для понимания масштабов Вселенной.“
Новые Gieren и Riess et al. расстояния основаны на наблюдениях в ближнем инфракрасном диапазоне, которые важны, потому что излучение от этой части электромагнитного спектра менее чувствительно, чем оптические данные, к поглощению пылью, расположенной вдоль линии обзора (см. рисунок ниже). Правильный учет воздействия пыли является основной проблемой в космической шкале расстояний, поскольку это приводит к тому, что цели кажутся тусклыми. «различные предположения о [скрытии пыли] являются основным источником расхождений между различными определениями расстояния для M33.”Отметил Гирен и др., И то же самое относится и к расстоянию до М31 (см. Рисс и др.).
Gieren и Riess et al. расстояния до M33 и M31, соответственно, были выведены из наблюдений цефеид. Цефеиды - это класс переменных звезд, которые периодически изменяют яркость (они пульсируют радиально). Цефеиды могут использоваться в качестве индикаторов расстояния, потому что их период пульсации и средняя яркость коррелируют. Эти отношения были открыты Генриеттой Ливитт в начале 1900-х годов. Псевдопериодное отношение светимости, полученное для цефеид М31, представлено ниже.
Gieren et al. наблюдал 26 цефеид в M33 и установил расстояние ~ 2 740 000 световых лет. Команда добавила, что «Как первое современное исследование цефеиды M33 в ближней инфракрасной области спектра [около] 30 лет ... мы считаем, что эта работа давно назрела ...Астрономы часто указывают расстояния до объектов в световых годах, которые определяют время, необходимое для того, чтобы свет, излучаемый источником, достиг наблюдателя. Несмотря на то, что (конечная) скорость света составляет 300 000 000 м / с, лучи должны пересекать «астрономические» расстояния. Взгляд в космос дает уникальную возможность заглянуть в прошлое.
Расстояния до M33, показанные ниже, отражают основные моменты в развитии знаний человечества. Расхождение около 1920-х годов частично связано с дебатами о том, являются ли Млечный Путь и Вселенная синонимами. Другими словами, существуют ли галактики за пределами Млечного Пути? Эта тема увековечена в знаменитой великой дискуссии (1920), в которой участвовали Х. Шепли и Х. Кертис (последний утверждал о внегалактическом масштабе). Смещение между данными до 1930 года и после 1980 года частично обусловлено почти двукратным увеличением масштаба космического расстояния, признанного примерно в 1950 году (см. Также Feast 2000). Также очевиден разброс, связанный с расстояниями после 1980 года, который лишь усиливает важность новых высокоточных оценок расстояний.
Рисс и соавт. получил данные для примерно 70 цефеид и определил расстояние для M31 ~ 2 450 000 световых лет. Последнее подтверждается новым исследованием Contreras Ramos et al. 2013 г. (d ~ 2 540 000 лет), оценка расстояния которого основана на данных для звезд в шаровом скоплении M31.
Высококачественные приборы и телескопы необходимы для получения надежных измерений звезд в галактиках на расстоянии около 3 000 000 миллионов световых лет. Gieren et al. использовали 8,2-метровый очень большой телескоп (Yepun), показанный ниже, в то время как Riess и Contreras Ramos et al. проанализировал наблюдения с космического телескопа Хаббла. Рисс и соавт. изображения M31 были получены с помощью новой широкоугольной камеры 3, которая заменила широкоугольную и планетарную камеру 2 («Камера, которая спасла Хаббл«) Во время знаменитой миссии по обслуживанию 2009 года.
Новые результаты знаменуют собой кульминацию столетних усилий, направленных на обеспечение точных расстояний для локальной спиральной системы нашей Галактики (M31 и M33). Однако смещение между Планком и определенными на основе цефеиды / SN определениями константы Хаббла требует продолжения исследований с целью выявления неопределенностей, связанных с методами.
Gieren et al. результаты были приняты для публикации в Astrophysical Journal (ApJ), а препринт доступен на arXiv. Riess и Contreras Ramos et al. исследования также опубликованы в ApJ. Заинтересованный читатель, желающий получить дополнительную информацию о космической шкале расстояний и Cepheids, найдет следующие подходящие ресурсы: статья AAVSO о Delta Cephei (тезка для класса переменных Cepheid), Freedman & Madore (2010), Tammann & Reindl 2012, Fernie 1969, внегалактическая база данных НАСА / IPAC, «Звезды мисс Ливитт» Дж. Джонсона: неописуемая история женщины, которая открыла, как измерить Вселенную, «Парусный путь Д. Ферни для Вселенной: астрономы и их открытия», шкала расстояний Цефеиды Ника Аллена : История, классические цефеиды Д. Тернера После 228 лет обучения, Дж. Перси «Понимание переменных звезд».
