2015.09.08. - 'Ikercsillagok' segíthetik a távolságmérést a Tejútrendszerben

Egy cambridge-i kutatócsoport megegyező színképű csillagpárokon alapuló módszert dolgozott ki a távolságok pontosabb mérésére a Tejútrendszer hozzánk közeli, külső régióiban.

A távolságok mérése az egyik legfontosabb probléma a csillagászatban. A csillagok, csillaghalmazok távolságának ismerete nélkül például a Tejútrendszer méretét sem tudjuk meghatározni, így a kialakulásával és fejlődésével kapcsolatos ismereteink is hiányosak maradnak. Minden alkalommal, amikor pontosabb távolságmérést végzünk, újabb fokot lépünk a kozmikus távolságlétrán, mondja a kutatócsoport vezetője, Paula Jofre Pfeil (University of Cambridge).

A csillagok távolságmérésének legjobb módszere a parallaxison alapul: a tér különböző pontjaiból, például a földpálya két átellenes pontjából a vizsgált - viszonylag közeli - csillagot kicsit különböző irányokban látjuk a jóval távolabbi csillagok hátteréhez képest. Ha megmérjük a szögeltérést, a bázisvonal hosszának ismeretében az objektum távolsága is meghatározható. Az eljárás azonban csak a közeli csillagokra alkalmazható, mert az 1600 fényévnél távolabbiak esetében az eddigi legpontosabb "szögmérő", a Hipparcos műhold sem tudta már érzékelni az eltérést. A Tejútrendszer 100 milliárdnyi csillagából ezért csak nagyjából 100 ezer esetében rendelkezünk pontos parallaxis- és távolságadattal. A helyzeten alapvetően változtatni fog a tavaly felbocsátott Gaia műhold sokkal nagyobb mérési pontossága, amelynek következtében a parallaxison alapuló távolságmérési határ 30 ezer fényévig tolódik ki. Ebbe a térrészbe már közel 1 milliárd csillag esik, de ez még mindig csak legfeljebb 1 százaléka a Tejútrendszer összes csillagának.

A még távolabbi csillagok esetében már a színképből származtatható hőmérsékleten, felszíni gravitációs gyorsuláson és kémiai összetételen alapuló modellek is szükségesek, amelyekből a fejlődési modellekkel való összevetéssel meghatározható az abszolút fényesség, ebből pedig a látszó fényesség segítségével a távolság is. A modellek azonban számos egyszerűsítő feltételezést tartalmaznak, ezért a csoport egyik tagja, Thomas Mädler szerint a közvetett módszerekkel nyert távolságadatokat bizonyos fenntartásokkal kell kezelnünk.

Két, megegyező színképű csillag, amelyek spektrumait az ESO La Silla Obszervatórium 3,6 méteres távcsövén működő spektrográffal (HARPS) rögzítették. Az egyik ismert távolsága 40 parszek, így a látszó fényességek különbsége alapján a másiké is meghatározható.
[Carolina Jofre]

A cambridge-i kutatók most egy új, csillagszínképeken alapuló távolságmérési módszert fejlesztettek ki: körülbelül 600 olyan csillagot vizsgáltak meg, amelyekről nagy felbontású színképek állnak rendelkezésre, és közöttük 175 "ikerpárt" találtak, amelyek esetében a színképek szinte teljesen megegyeznek, és a páros egyik tagjáról parallaxis-mérés is rendelkezésre áll. Az ikerpárok tagjainak látszó fényességében megfigyelhető különbség kizárólag az eltérő távolságuknak köszönhető, azaz az egyik távolságának ismeretében a másiké is meghatározható anélkül, hogy bármiféle modellfeltevéssel kellene élnünk. Az eljárás mindössze 8 százalékos hibán belül visszaadja a hagyományos, parallaxison alapuló távolságértékeket, a pontosság pedig nem romlik a távolság növekedésével. Jofre Pfeil szerint az alapgondolat annyira pofonegyszerű, hogy nehéz elhinni, hogy eddig senkinek nem jutott eszébe. Mivel egy használható csillagszínkép 280 ezernél is több adatpontot tartalmaz, teljes spektrumok összevetése nagyon idő- és számításigényes lenne, ezért a kutatók az összehasonlítást csak 400 jellegzetes, a csillagról gyakorlatilag minden információt hordozó színképvonal alapján végzik el.

A következő lépés egy katalógus összeállítása lesz azokból a csillagokból, amelyek távolsága nagy pontossággal ismert, majd ezek egyelőre még ismeretlen színképi párjainak a megkeresése más katalógusokban. Az új, nagy teljesítményű távcsöveknek és szintén nagy felbontású spektrográfoknak köszönhetően több millió csillag lehet a módszeren alapuló vizsgálatok alanya, ami ellensúlyozza a párosításból származó megszorításokat. A közeljövő még nagyobb teleszkópjai pedig a Gaia érzékenységének és pontosságának meghaladását is lehetővé teszik majd.

Az eredményeket részletező szakcikk a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society c. folyóiratban jelent meg.

Forrás:

• ScienceDaily 2015.09.03.