Pomiary odległości do gwiazd za pomocą bliźniaków… gwiezdnych

dnia 04/09/2015

usingstellar

Astronomowie z University of Cambridge opracowali nową, bardzo dokładną metodę mierzenia odległości między gwiazdami, która może przyczynić się do zmierzenia rozmiaru galaktyki co pozwoli na lepsze zrozumienie jej ewolucji.

Dzięki wykorzystaniu techniki wyszukującej gwiezdnych „bliźniaków” naukowcy byli w stanie zmierzyć odległości między gwiazdami z dużo większą dokładnością niż jest to możliwe przy wykorzystaniu typowych metod opartych na modelowaniu. Technika może się okazać doskonałym uzupełnieniem dla misji satelity Gaia – która w ciągu pięciu lat stworzy trójwymiarową mapę nieba – i może wspomóc rozumienie fundamentalnych procesów astrofizycznych w odległych rejonach naszej galaktyki. Szczegóły nowej techniki zostały opublikowane w czasopiśmie Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

„Określanie odległości to kluczowy problem w astronomii ponieważ dopóki nie wiem jak daleko znajduje się gwiazda czy grupa gwiazd, nie jest możliwe określenie rozmiaru galaktyki lub zrozumienie procesów jej powstawania i ewolucji,” mówi dr Paula Hofre Pfeil z Cambridge Institute of Astronomy, główny autor artykułu.

Najlepszym sposobem mierzenia odległości do gwiazdy jest wyznaczenie jej paralaksy czyli pomiar widocznego ruchu bliskiej nam gwiazdy na tle gwiazd odleglejszych.  Jednak owa metoda może być stosowana tylko do obiektów stosunkowo nam bliskich. W przypadku odległości większych niż 1600 lat świetlnych – satelita Hipparcos, prekursor obserwatorium Gaia, nie był w stanie już wykryć owego ruchu. W związku z tym ze wszystkich 100 miliardów gwiazd w Drodze Mlecznej, dokładne odległości zmierzono dla 100 000 gwiazd.

Obserwatorium Gaia charakteryzuje się dużo większą rozdzielczością i będzie w stanie mierzyć paralaksę dla gwiazd w odległości do 30 000 lat świetlnych od Ziemi. Dzięki temu wkrótce naukowcy otrzymają dokładne pomiary odległości dla miliarda gwiazd – jednak to wciąż tylko 1% gwiazd w Drodze Mlecznej.

Jednak dla gwiazd odleglejszych naukowcy wciąż będą musieli używać modeli, które badają temperaturę gwiazdy, jej grawitację oraz skład chemiczny i wykorzystuję te informacje wraz z modelem ewolucji gwiazdy do oszacowania jasności absolutnej gwiazdy i wyznaczenia jej odległości. Jednak tego typu wyniki mogą charakteryzować się błędem rzędu 30 procent. „Korzystając z modeli trzeba przyjmować wiele założeń upraszczających – jak chociażby brak rotacji gwiazdy co przecież nie ma miejsca,” mówi dr Thomas Madler, jeden ze współautorów metody.

Astronomowie z Cambridge opracowali nowatorską metodę określania odległości między gwiazdami opierającą się na „gwiezdnych bliźniakach”: dwóch gwiazdach o identycznym widmie. Przeglądając zestaw 600 gwiazd dla których posiadamy widma wysokiej rozdzielczości, naukowcy znaleźli 175 par gwiazd o identycznym widmie. W każdej z tych par pomiar paralaksy wykonano tylko dla jednej z gwiazd.

Naukowcy odkryli, że różnica odległości między bliźniakami jest bezpośrednio związana z różnicą w ich jasności widomej na niebie, co oznacza, że odległości można badać bez konieczności korzystania z modeli. Opracowana metoda wskazywała różnicę maksymalnie w zakresie 8% w stosunku do znanych pomiarów paralaksy. Co więcej dokładność pomiarów nie spadała podczas wykonywania pomiarów dla odleglejszych gwiazd.

„To niesamowicie prosty pomysł – tak prosty, że aż ciężko uwierzyć, że nikt o tym wcześniej nie pomyślał,”  mówi Jofre Pfeil. „Im dalej gwiazda się znajduje, tym słabiej świeci, zatem jeżeli dwie gwiazdy mają identyczne widmo, różnica jasności może wystarczyć do obliczenia odległości.”

Z uwagi na fakt, że widmo dla pojedynczej gwiazdy zawiera nawet 280 000 punktów, porównywanie całego widma dla różnych gwiazd byłoby czasochłonne. Dlatego też naukowcy wybrali 400 linii widmowych do porównywania widm różnych gwiazd. Te szczególne linie stanowią linie odpowiadające za najważniejsze cechy gwiazdy.

Następnym krokiem będzie skompilowanie katalogu gwiazd dla których wykonano dokładne pomiary odległości, a następnie poszukiwanie ich bliźniaków w innych katalogach gwiazd dla których nie wyznaczono jeszcze odległości.

Źródło: MNRAS

Dodaj komentarz