2014.04.15. - Megtízszereződött a 'Hubble-mérőszalag' hossza

A Nobel-díjas Adam Riess és munkatársai a Hubble-űrteleszkóp WFC3 kamerájának felvételei alapján a klasszikus parallaktikus eljárással határozták meg egy 7,5 ezer fényévre lévő cefeida távolságát.

Az új eredmény szerint a 24 éves Hubble-űrteleszkóp WFC3 (Wide Field Camera 3) kamerájának felvételei alapján immár majdnem 10 ezer fényév távolságig képesek távolságot mérni a klasszikus, parallaxison alapuló módszer segítségével, amivel megtízszerezték az eddigi, ilyen jellegű, szögmérési eljárásokon alapuló távolságmérés hatókörét. A kutatócsoport vezetője, a 2011-es fizikai Nobel-díjas Adam Riess (Space Telescope Science Institute, STScI) szerint az új lehetőség az Univerzum gyorsuló tágulását okozó sötét energia természetének megértéséhez is hozzájárulhat.

A trigonometrikus parallaxis módszere a legmegbízhatóbb távolságmérési eljárás, melynek alapelvét már régóta használják a földmérők is. A háromszögelési módszer bázisvonala a Föld Nap körüli pályájának átmérője (pontosabban az ellipszispálya fél nagytengelye) a háromszög csúcspontja pedig maga a mérendő csillag, ami a háromszög másik két oldalának metszéspontja. Az oldalak hossza - praktikusan a csillag távolsága - a háromszög alapon fekvő szögeinek meghatározásával számítható ki. Az eljárás alapesetben azonban csak néhány száz fényéves távolságig ad megbízható eredményt. A Naphoz legközelebbi csillagrendszer, az α Centauri esetében a mérendő szög 1 ívmásodpercnél is kisebb, ekkora szög alatt látszik egy ötforintos érme körülbelül 3 kilométerről. A távolabbi csillagok esetében ez a szög természetesen még ennél is kisebb, így nem egyszerű meghatározni, ennek ellenére az egyre pontosabb méréstechnikával a csillagászok egyre távolabb jutottak a Tejútrendszerben.

Az új hatótávolság-rekord az Auriga csillagkép cefeida típusú változócsillagainak megfigyelése közben született: Riess és kollégái a Hubble-űrteleszkóp WFC3 kamerájának felvételei alapján sikeresen határozták meg egy körülbelül 7.500 fényév távolságban található változó távolságát. Az eredménnyel annyira elégedettek, hogy most további távoli cefeidákkal is próbálkoznak. Az eljárás hozzájárulhat az ún. kozmikus távolságskála - az angol szaknyelvben "distance ladder", azaz "távolságlétra" - pontosításához, melynek a legalsó fokát a cefeidákra alapozták, amiket ismert abszolút fényességük okán már egy évszázada használnak az Univerzum felmérésében. A cefeidáknak fontos szerepük van a sokkal távolabbi, extragalaktikus mérföldkövek, az Ia típusú szupernóvák kalibrálásában is.

Riess, a Johns Hopkins University (Baltimore) munkatársai, és Stefano Casertano (STScI) olyan módszert fejlesztettek ki, melynek segítségével a fok 5 milliárdod részénél kisebb szögek is mérhetők. Az eljárás lényege, hogy a kiválasztott cefeidáról hat hónap eltéréssel, a földpálya két átellenes pontjából készítettek egy-egy felvételt, melyeken a 16,8 megapixeles WFC3 kamera pixelméreténél ezerszer kisebb pontossággal tudták mérni a csillag pozícióját. Újabb fél év elteltével egy harmadik felvétel is készült azzal a céllal, hogy a csillagok térbeli mozgása miatt szükséges korrekciókat is el tudják végezni, illetve egy negyedik felvétel segítségével az egyéb hibaforrásokra is szűrni tudtak.

A Hubble-űrtávcső WFC3 kamerájának felvételei alapján cefeida típusú fényes változócsillagok klasszikus parallaktikus módszeren alapuló távolságmeghatározásának hatóköre az eddigihez képest tízszeresére, majdnem 10 ezer fényévre nőtt.
[A. Feild/STScI]

Riess 2011-ben kapott megosztott fizikai Nobel-díjat az Univerzum gyorsuló tágulásának 1998-as felfedezéséért, melyet a Világegyetemet kitöltő misztikus sötét energia hatásának tulajdonítanak. Az új, nagy pontosságú távolságmérési technika lehetővé teheti Riess és munkatársai számára az Univerzum tágulásának pontosabb nyomon követését. Céljuk, hogy tovább pontosítsák a tágulás ütemének értékét, egészen addig még a sötét energia titkára fény nem derül.

Forrás:

• ScienceDaily 2014.04.11.