eso1311no — Pressemelding

Oppmåling av universet med rekordstor nøyaktighet

Nye resultater fastsetter avstanden til vår nabogalakse

6 March 2013

Etter nesten et tiår med grundige observasjoner har et internasjonalt astronomteam klart å bestemme avstanden til nabogalaksen Store magellanske sky mer nøyaktig enn noen gang før. Den nye målingen gir oss også mer kunnskap om universets utvidelseshastighet – den såkalte Hubble-konstanten – og er et avgjørende skritt mot å forstå naturen til den mystiske mørke energien, som gjør at universets ekspansjon faktisk akselererer. Teamet anvendte teleskoper ved ESOs La Silla-observatorium i Chile samt teleskoper andre steder på kloden. Resultatene presenteres i tidsskriftet Nature 7. mars 2013.

Astronomer kartlegger universets størrelse ved først å måle avstandene til nærliggende objekter og så bruke disse som "standardlys" [1] i beregningen av avstander til objekter lenger og lenger ut i kosmos. Men denne kjeden er ikke mer nøyaktig enn sitt svakeste ledd. Hittil har det vist seg vanskelig å finne en presis avstand til Store magellanske sky, en av vår galakses aller nærmeste naboer. Å få til dette er helt avgjørende ettersom stjerner i denne galaksen danner grunnlaget for å beregne avstanden til galakser lenger unna.

Omhyggelige observasjoner av en sjelden type dobbeltstjerner har imidlertid nå gjort det mulig å utlede en mye mer nøyaktig verdi for avstanden til Store magellanske sky: 163 000 lysår.

"I hundre år har astronomer prøvd å bestemme den presise avstanden til Store magellanske sky, men det har vist seg å være ekstremt vanskelig," sier Wolfgang Gieren (Universidad de Concepción i Chile), en av forskerteamets ledere. "Jeg er virkelig glad for at vi nå har løst problemet og kommet fram til et resultat som er bevist å ha en usikkerhet på bare 2 %."

Forbedringen i avstandsestimatet til Store magellanske sky gir også mer nøyaktige avstander til mange variable stjerner av cepheide-typen [2]. Disse lyssterke, pulserende stjernene brukes som standardlys for å måle avstander ut til mer fjerntliggende galakser og til å bestemme universets utvidelseshastighet – det astronomene kaller Hubble-konstanten. Dette utgjør i sin tur grunnlaget for kartleggingen av universet ut til de mest fjerntliggende galakser man kan observere med dagens teleskoper. En mer nøyaktig avstand til Store magellanske sky reduserer dermed umiddelbart unøyaktigheten i de gjeldende avstandsberegninger for svært fjerne objekter i såkalte kosmologiske avstander.

Astronomteamet kom fram til den forbedrede avstanden til Store magellanske sky ved å observere sjeldne stjernepar kjent som formørkelsesvariable dobbeltstjerner [3]. Disse stjernene formørker hverandre vekselvis mens de kretser rundt hverandre. Sett fra Jorda vil den totale lysstyrken fra paret reduseres under formørkelsene, både når den ene stjernen passerer foran den andre, og (i ulik grad) når den passerer bakenfor [4].

Ved å følge lysstyrkevariasjonene svært nøye, samt måle stjernenes banehastigheter, kan astronomene utlede stjernenes størrelser og masser og informasjon om deres baner. Kombinert med presise målinger av stjerneparets totale lysstyrke og farge [5] er det mulig å beregne forbløffende nøyaktige avstander.

Metoden er anvendt før, men da på varme stjerner. I slik tilfeller må det imidlertid gjøres en del antagelser, som medfører at avstandene ikke er så presise som man skulle ønske. Nå har et forskerteam for første gang identifisert åtte ekstremt sjeldne formørkelsesvariable dobbeltstjernesystemer, der stjernene i hvert par begge er røde kjemper med forholdsvis lav overflatetemperatur [6]. Disse er studert inngående og har gitt mye mer nøyaktige avstandsverdier. Usikkerheten ligger på omkring 2 %.

"ESO hadde de teleskoper og instrumenter som var nødvendig for dette prosjektet: HARPS-spektrografen for måle stjernenes radielle hastigheter ekstremt nøyaktig, og SOFI for presise målinger av hvor sterkt stjernene lyser i infrarødt," tilføyer hovedforfatteren av Nature-artikkelen, Grzegorz Pietrzyński (Universidad de Concepción i Chile og Warsaw University Observatory i Polen).

"Vi jobber nå med å forfine metoden vår og håper innen noen få år å ha klar en avstandsverdi for Store magellanske sky med en usikkerhet på kun 1 %. En slik forbedring har vidtrekkende følger ikke bare for kosmologien, men også for mange andre områder innenfor astrofysikk," avslutter Dariusz Graczyk, som er andreforfatter på forskningsartikkelen.

Fotnoter

[1] Såkalte standardlys (standard candles på engelsk) er himmelobjekter med kjent absolutt lysstyrke. Ved å måle den observerte lysstyrken til slike objekter, kan astronomer utlede avstanden – jo svakere de framstår, desto lenger unna må de være. Eksempler på standardlys er cepheide-stjerner [2] og supernovaer av type Ia. Den store utfordringen er å kalibrere avstandsskalaen gjennom å finne standardlys som ligger noenlunde nære, slik at avstanden også kan bestemmes på andre måter.

[2] Cepheider er lyssterke og ustabile stjerner som pulserer og varierer i lysstyrke. Men det er en klar sammenheng mellom hvor raskt lysstyrken endrer seg og hvor sterkt de lyser. Cepheider som pulserer hurtig, lyser svakere enn de som pulserer sakte. Denne periode-luminositetsrelasjonen, altså sammenhengen mellom en cepheides periode og totale utstrålte energi, gjør at denne stjernetypen kan brukes som standardlys for å beregne avstanden til nære galakser.

[3] Arbeidet er en del av det langvarige Araucaria-prosjektet, som har som mål å forbedre avstandsmålingene til nærliggende galakser.

[4] De eksakte lysstyrkevariasjonene avhenger av stjernenes relative størrelser, deres temperaturer og farger, i tillegg til baneegenskapene deres.

[5] Stjernenes farger bestemmes ved å sammenligne stjerneparets lysstyrke ved forskjellige nær-infrarøde bølgelengder.

[6] Disse stjernene ble identifisert ved å søke gjennom de 35 millioner stjerner som ble undersøkt i Store magellanske sky i forbindelse med OGLE-prosjektet.

Mer informasjon

Denne studien presenteres i en forskningsartikkel i journalen Nature 7. mars 2013: "An eclipsing binary distance to the Large Magellanic Cloud accurate to 2 per cent" av G. Pietrzyński et al.

Forskerteamet består av G. Pietrzyński (Universidad de Concepción, Chile; Warsaw University Observatory, Polen), D. Graczyk (Universidad de Concepción), W. Gieren (Universidad de Concepción), I. B. Thompson (Carnegie Observatories, Pasadena, USA), B., Pilecki (Universidad de Concepción; Warsaw University Observatory), A. Udalski (Warsaw University Observatory), I. Soszyński (Warsaw University Observatory), S. Kozłowski (Warsaw University Observatory), P. Konorski (Warsaw University Observatory), K. Suchomska (Warsaw University Observatory), G. Bono (Università di Roma Tor Vergata, Rome, Italia; INAF-Osservatorio Astronomico di Roma, Italia), P. G. Prada Moroni (Università di Pisa, Italia; INFN, Pisa, Italia), S. Villanova (Universidad de Concepción ), N. Nardetto (Laboratoire Fizeau, UNS/OCA/CNRS, Nice, Frankrike),  F. Bresolin (Institute for Astronomy, Hawaii, USA), R. P. Kudritzki (Institute for Astronomy, Hawaii, USA), J. Storm (Leibniz Institute for Astrophysics, Potsdam, Tyskland), A. Gallenne (Universidad de Concepción), R. Smolec (Nicolaus Copernicus Astronomical Centre, Warsaw, Polen), D. Minniti (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile; Vatican Observatory, Italia), M. Kubiak (Warsaw University Observatory), M. Szymański (Warsaw University Observatory), R. Poleski (Warsaw University Observatory), Ł. Wyrzykowski (Warsaw University Observatory), K. Ulaczyk (Warsaw University Observatory), P. Pietrukowicz (Warsaw University Observatory), M. Górski (Warsaw University Observatory), P. Karczmarek (Warsaw University Observatory).

ESO, European Southern Observatory, er den fremste mellomstatlige astronomiorganisasjonen i Europa og verdens desidert mest produktive astronomiske observatorium. Organisasjonen er finansiert av 15 land: Belgia, Brasil, Danmark, Finland, Frankrike, Italia, Nederland, Portugal, Spania, Storbritannia, Sveits, Sverige, Tsjekkia, Tyskland og Østerrike. ESOs ambisiøse virksomhet fokuserer på design, bygging og drifting av effektive bakkebaserte observasjonsanlegg for å muliggjøre banebrytende vitenskapelige oppdagelser. ESO spiller også en ledende rolle i å fremme og organisere samarbeid innenfor astronomisk forskning. ESO driver tre unike, verdensledende observatorier i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. Ved Paranal driver ESO Very Large Telescope, verdens mest avanserte astronomiske observatorium for synlig lys, og to såkalte kartleggingsteleskop. VISTA observerer i infrarødt og er verdens største kartleggingsteleskop, mens VLT Survey Telescope er det største teleskopet som er designet utelukkende for himmelkartlegginger i synlig lys. ESO er den europeiske partner i et revolusjonerende teleskop kalt ALMA, nåtidens største astronomiprosjekt. ESO planlegger for tiden et ekstremt stort optisk/nær-infrarødt teleskop som har fått betegnelsen E-ELT: European Extremely Large Telescope. Med en speildiameter på rundt 39 meter vil dette bli det største "øye" i verden som skuler opp på himmelen.

Linker

Kontakter

Jan-Erik Ovaldsen
Oslo, Norge
E-post: eson-norway@eso.org

Andreas O. Jaunsen
Oslo, Norge
E-post: eson-norway@eso.org

Grzegorz Pietrzyński
Universidad de Concepción
Chile
Tlf.: +56 41 220 7268
Mob.: +56 9 6245 4545
E-post: pietrzyn@astrouw.edu.pl

Wolfgang Gieren
Universidad de Concepción
Chile
Tlf.: +56 41 220 3103
Mob.: +56 9 8242 8925
E-post: wgieren@astro-udec.cl

Richard Hook
ESO, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tlf.: +49 89 3200 6655
Mob.: +49 151 1537 3591
E-post: rhook@eso.org

Dette er en oversettelse av ESOs pressemelding eso1311 i regi av ESON, et nettverk av personer i ESOs medlemsland (samt noen utenfor ESO, som Norge) som fungerer som lokale mediekontakter i forbindelse med pressemeldinger og andre nyheter fra ESO. Norske kontakter er astronomene Jan-Erik Ovaldsen og Andreas O. Jaunsen. Pressemeldingen er oversatt av JEO.

Om pressemeldingen

Pressemld. nr.:eso1311no
Navn:Large Magellanic Cloud
Type:• Local Universe : Star : Type : Variable : Eclipsing
• Local Universe : Galaxy : Type : Irregular
Facility:Very Large Telescope
Science data:2013Natur.495...76P

Bilder

Kunstnerisk framstilling av en formørkelsesvariabel dobbeltstjerne
Kunstnerisk framstilling av en formørkelsesvariabel dobbeltstjerne
Forklaring på formørkelsesvariable dobbeltstjerner
Forklaring på formørkelsesvariable dobbeltstjerner
Kart over Store magellanske sky
Kart over Store magellanske sky

Videoer

Zoom inn på en formørkelsesvariabel dobbeltstjerne i Store magellanske sky
Zoom inn på en formørkelsesvariabel dobbeltstjerne i Store magellanske sky
Kunstnerisk framstilling av en formørkelsesvariabel dobbeltstjerne
Kunstnerisk framstilling av en formørkelsesvariabel dobbeltstjerne

Se også