Et team af astronomer har formået at forbedre målingen af afstanden til vores nærmeste nabo-galakse og i processen finjustere en astronomisk beregning, der hjælper med at måle udvidelsen af universet.
Hubble-konstanten er en grundlæggende mængde, der måler den aktuelle hastighed, som vores univers ekspanderer til. Det er opkaldt efter Carnegie-astronomen fra det 20. århundrede Edwin P. Hubble, der forbløffet verden ved at opdage, at vores univers vokser kontinuerligt siden starten. Bestemmelse af Hubble-konstanten (en direkte måling af hastigheden for denne fortsatte ekspansion) er kritisk for at måle alder og størrelse på vores univers. En af de største usikkerheder, der plager tidligere målinger af Hubble-konstanten, har involveret afstanden til den store magellanske sky (LMC), vores nærmeste nærliggende galakse, der kredser om vores egen Mælkevej.
Brint i LMC. LMC, som kun er 180.000 lysår langt væk, ses i en forbløffende detalje i denne meget dybe 4 ramme-mosaik af teleskopbilleder, en udsigt, der afslører Mælkevejs satellit til at have udseendet som en ny spærret galakse. Kredit: Marco Lorenzi (Star Echoes)
Astronomer undersøger universets skala ved først at måle afstandene til nærliggende objekter (for eksempel Cepheid-variable stjerner studeret af Wendy Freedman, direktør for Carnegie-observatorierne og hendes samarbejdspartnere) og derefter bruge observationer af disse objekter i fjernere galakser til fastgør afstande længere og længere ud i universet. Men denne kæde er kun så nøjagtig som dens svageste led. Indtil nu har det vist sig at være unødvendigt at finde en nøjagtig afstand til LMC. Fordi stjerner i denne galakse bruges til at fastlægge afstandsskalaen til mere fjerntliggende galakser, er en nøjagtig afstand meget vigtig.
”Fordi LMC er tæt og indeholder et betydeligt antal forskellige stjernemæssige afstandsindikatorer, er hundreder af afstandsmålinger, der bruger det, blevet registreret i årenes løb,” sagde Thompson. ”Desværre har næsten alle bestemmelser systemfejl, hvor hver metode bærer sine egne usikkerheder.”
Det internationale samarbejde udarbejdede afstanden til den store magellanske sky ved at observere sjældne nære par stjerner, kendt som formørkelsesbinarier. Disse par er gravitationsmæssigt bundet til hinanden, og en gang pr. Bane, set fra Jorden, falder den totale lysstyrke fra systemet, når hver komponent formørker sin ledsager. Ved at spore disse ændringer i lysstyrke meget omhyggeligt og også måle stjernernes omdrejningshastigheder, er det muligt at finde ud af, hvor store stjernerne er, hvor massive de er, og anden information om deres kredsløb. Når dette kombineres med omhyggelige målinger af den tilsyneladende lysstyrke, kan bemærkelsesværdigt nøjagtige afstande bestemmes.
Denne metode er blevet brugt før ved udførelse af målinger til LMC, men med varme stjerner. Som sådan måtte der antages visse antagelser, og afstandene var ikke så nøjagtige som ønsket. Dette nye værk, ledet af Grzegorz Pietrzynski fra Universidad de Concepcion i Chile og Warszawa Universitetsobservatorium i Polen, anvendte observationer af 16 år til at identificere en prøve af mellemliggende masse-binære stjerner med ekstremt lange orbitale perioder, perfekt til at måle præcise og nøjagtige afstande.
Holdet observerede otte af disse binære systemer i løbet af otte år og indsamlede data ved Las Campanas Observatorium og European Southern Observatory. LMC-afstanden beregnet ved hjælp af disse otte binære stjerner er rent empirisk uden at stole på modellering eller teoretiske forudsigelser. Holdet forfinede usikkerheden i afstanden til LMC ned til 2,2 procent. Denne nye måling kan bruges til at reducere usikkerheden i beregninger af Hubble-konstanten til 3 procent med udsigt til at forbedre dette til en 2 procent usikkerhed i løbet af få år, når prøven af binære stjerner øges.
Via Carnegie Institution for Science