eso1046no — Pressemelding

Mysterium rundt pulserende stjerner løst

24 November 2010

Et internasjonalt team av astronomer har løst et flere tiår gammelt mysterium etter å ha oppdaget den første dobbeltstjerne der en pulserende cepheidevariabel og en annen stjerne vekselvis passerer foran hverandre. Orienteringen til de to medlemmenes baner i dobbeltstjernesystemet har gjort det mulig å måle massen til cepheidestjernen med rekordhøy nøyaktighet. Fram til i dag har astronomer hatt to uforenlige teoretiske metoder for å forutsi en cepheides masse. Det nye funnet viser at metoden basert på teorien om stjernepulsasjoner er meget treffsikker, mens forutsigelsene fra stjerneutviklingsteorien ikke stemmer med de nye observasjonene.

Bak de nye forskningsresultatene, som offentliggjøres i journalen Nature den 25. november 2010, står en forskergruppe ledet av Grzegorz Pietrzyński (Universidad de Concepción i Chile og Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego i Polen).

Grzegorz Pietrzyński forteller: "Vi har bestemt massen til en cepheide med mye større nøyaktighet enn noe tidligere estimat, takket være HARPS-instrumentet på 3,6-metersteleskopet ved La Silla-observatoriet i Chile og andre teleskoper. Resultatet gjorde at vi med en gang kunne avgjøre hvilken av de to konkurrerende teoriene for beregning av cepheidemasser som var korrekt."

Klassiske cepheidevariabler, vanligvis bare kalt cepheider, er ustabile stjerner som er større og mye mer lyssterk enn Sola [1]. De utvider og trekker seg sammen på en regelmessig måte, og en periode kan vare alt fra noen dager til flere måneder. Jo lengre en cepheides periode er, desto kraftigere lys sender den ut. Denne forbløffende nøyaktige sammenhengen gjør studiet av cepheider til en av de mest effektive metodene for å bestemme avstanden til nære galakser, som igjen er utgangspunkt for avstandsestimater til objekter i det virkelig fjerne univers [2].

Til tross for deres betydning er cepheidene dessverre ikke fullt ut forstått. Estimatene for deres masser basert på teorien om stjernepulsasjoner er 20–30 % mindre enn estimatene fra stjerneutviklingsteorien. Denne pinlige uoverensstemmelsen har vært kjent siden 1960-tallet.

For å løse gåten var astronomene avhengige av å finne en dobbeltstjerne der en av komponentene var en cepheide og banen, observert her fra Jorda, dessuten ble sett rett fra kanten. I slike tilfeller, kjent som formørkelsesvariable dobbeltstjerner, svekkes den samlede lysstyrken for de to stjernene når en av dem passerer foran den andre og igjen når den passerer bak. Astronomene kan bestemme massen til hver av komponentene i slike dobbeltstjernesystemer med stor nøyaktighet [3]. Dessverre er verken cepheider eller formørkelsesvariable dobbeltstjerner spesielt vanlige, så sjansen for å komme over et så spesielt par virket veldig liten. Man kjenner ingen slike i vår egen Melkeveigalakse.

Teammedlem Wolfgang Gieren fortsetter: "Nylig oppdaget vi faktisk akkurat det dobbeltstjernesystemet vi har lett etter, blant stjernene i Store magellanske sky. Det inneholder en cepheidestjerne med en pulsasjonsperiode på 3,8 dager. Den andre stjernen er noe større og kjøligere, og de to stjernene går i bane rundt hverandre med en periode på 310 dager. At det var snakk om en ekte dobbeltstjerne ble raskt bekreftet da vi observerte objektet med HARPS-spektrografen på La Silla."

Observatørene foretok presise målinger av lysstyrkevariasjonene til dette sjeldne objektet, kjent som OGLE-LMC-CEP0227 [4], idet de to stjernene kretset rundt og passerte foran hverandre. De anvendte også HARPS og andre spektrografer for å måle fram-og-tilbake-bevegelsene til stjernene; de studerte både banebevegelsen til begge stjernene og hvordan overflaten til cepheiden gikk ut og inn når stjernen utvidet seg og trakk seg sammen.

Med så komplette og detaljerte data kunne astronomene bestemme banebevegelsen, størrelsene og massene til de to stjernene med mye høyere nøyaktighet enn det som tidligere er gjort for cepheider. Massen til den aktuelle cepheiden er nå beregnet med en feilmargin på ca. 1 % og tallet stemmer perfekt med det stjernepulsasjonsteorien forutsier. Den større massen som stjerneutviklingsteorien forutsa, viste seg ikke å passe med observasjonene. 

Det sterkt forbedrede masseestimatet er bare et av flere resultater fra dette prosjektet. Teamet håper å finne andre eksempler på dobbeltstjerner av denne særdeles nyttige typen, og dra enda mer nytte av metoden. Astronomene tror også at de til slutt vil kunne bestemme avstanden til Store magellanske sky med en usikkerhet på 1 % ved hjelp av slike dobbeltstjernesystemer, noe som ville gi en svært viktig forbedring av den kosmiske avstandsskalaen.

Fotnoter

[1] De første cepheidene ble oppdaget på 1700-tallet og de mest lyssterke kan lett observeres å variere fra natt til natt med det blotte øye. Deres navn stammer fra stjernen Delta Cephei i stjernebildet Kefeus (Cepheus på latin); dens variable natur ble først oppdaget av John Goodricke i England i 1784. Goodricke var faktisk også den første til å forklare lysvariasjonene hos en annen type variable stjerner, nemlig formørkelsesvariable dobbeltstjerner. I slike tilfeller går to stjerner i bane rundt hverandre og passerer vekselvis foran hverandre slik at den totale lysstyrken avtar. Det meget sjeldne objektet som presenteres i den nye studien, er en formørkelsesvariabel dobbeltstjerne der en av medlemmene er en cepheide. Klassiske cepheider er massive stjerner, og skiller seg fra lignende, men lettere pulserende stjerner, som ikke deler samme utviklingshistorie.

[2] Periode-luminositetsrelasjonen (sammenhengen mellom en cepheides periode og totale utstrålte energi), oppdaget av Henrietta Leavitt i 1908, ble brukt av Edwin Hubble i de første avstandsmålingene til det vi nå vet er galakser. I senere tid har cepheider blitt observert med Romteleskopet Hubble og ESOs VLT på Paranal for å finne meget nøyaktige avstandsestimater til en rekke nære galakser.

[3] Hvis begge stjernene har sammenlignbare lysstyrker, slik tilfellet er her, kan astronomene bestemme massene deres med meget høy nøyaktighet. Det skyldes at man kan se spektrallinjene til begge stjernene i det observerte spekteret.

[4] Betegnelsen OGLE-LMC-CEP0227 skyldes at stjernen ble identifisert som et variabelt objekt i OGLE-prosjektet, som leter etter gravitasjonell mikrolinsing. Informasjon om OGLE finnes på http://ogle.astrouw.edu.pl/

Mer informasjon

Denne studien presenteres i en forskningsartikkel i journalen Nature den 25. november 2010.

Forskerteamet består av G. Pietrzyński (Universidad de Concepción, Chile, og Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego, Polen), I. B. Thompson (Carnegie Observatories, USA), W. Gieren (Universidad de Concepción, Chile), D. Graczyk (Universidad de Concepción, Chile), G. Bono (INAF-Osservatorio Astronomico di Roma, Universita’ di Roma, Italia), A. Udalski (Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego, Polen), I. Soszyński (Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego, Polen), D. Minniti (Pontificia Universidad Católica de Chile) og B. Pilecki (Universidad de Concepción, Chile, og Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego, Polen).

ESO, European Southern Observatory, er den fremste mellomstatlige astronomiorganisasjonen i Europa og verdens mest produktive astronomiske observatorium. Organisasjonen er finansiert av 14 land: Belgia, Danmark, England, Finland, Frankrike, Italia, Nederland, Portugal, Spania, Sveits, Sverige, Tsjekkia, Tyskland og Østerrike. ESO har en ambisiøs dagsorden med fokus på design, bygging og drifting av effektive bakkebaserte observasjonsanlegg, der hovedmålet er å gjøre viktige vitenskapelige oppdagelser. ESO har 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 har ESO bygget Very Large Telescope, verdens mest avanserte astronomiske observatorium for synlig lys, og VISTA, verdens største kartleggingsteleskop. ESO er den europeiske partner i et revolusjonerende teleskop kalt ALMA, nåtidens største astronomiprosjekt. ESO planlegger for tiden et såkalt ekstremt stort optisk/nær-infrarødt teleskop som har fått betegnelsen E-ELT: European Extremely Large Telescope. Med en speildiameter på 42 meter vil dette bli det største "øye" i verden som skuler opp på himmelen.

Linker

Kontakter

Andreas O. Jaunsen
Oslo, Norge
Tlf.: +47 99 59 88 00
E-post: ajaunsen@gmail.com

Jan-Erik Ovaldsen
Oslo, Norge
E-post: j.e.ovaldsen@astro.uio.no

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, La Silla, Paranal, E-ELT and Survey Telescopes 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 eso1046 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.:eso1046no
Facility:ESO 3.6-metre telescope
Science data:2010Natur.468..542P

Bilder

Artist’s impression of the remarkable double star OGLE-LMC-CEP0227
Artist’s impression of the remarkable double star OGLE-LMC-CEP0227
kun på engelsk
Wide-field view of part of the Large Magellanic Cloud and the remarkable double star OGLE-LMC-CEP0227
Wide-field view of part of the Large Magellanic Cloud and the remarkable double star OGLE-LMC-CEP0227
kun på engelsk

Se også