Lehdistötiedote

Mittaamassa maailmankaikkeutta tarkemmin kuin koskaan aikaisemmin

Uudet tulokset selvittivät naapurigalaksin etäisyyden

6. maaliskuuta 2013

Lähes vuosikymmenen kestäneiden huolellisten havaintojen jälkeen kansainvälinen tähtitieteilijäryhmä on mitannut naapurigalaksimme, Suuren Magellanin pilven etäisyyden tarkemmin kuin koskaan aikaisemmin. Tämä uusi mittaustulos parantaa myös tietämystämme maailmankaikkeuden laajenemisnopeudesta, Hubblen vakiosta, ja on ratkaisevan tärkeä askel laajenemisnopeutta kiihdyttävän mystisen pimeän energian luonteen ymmärtämistä. Tutkimusryhmä käytti ESO:n teleskooppeja ESO:n La Sillan observatoriolla Chilessä sekä muita ympäri maailman. Nämä tulokset julkaistiin tiedejulkaisu Naturen numerossa 7. maaliskuuta 2013.

Tähtitieteiljät kartoittavat maailmankaikkeuden mittakaavaa mittaamalla ensin etäisyyksiä lähellä oleviin kohteisiin ja käyttämällä niitä sitten standardikynttilöinä [1] määrittääkseen etäisyyksiä kauemmas ja kauemmas kosmokseen. Tämä ketju on kuitenkin vain niin tarkka kuin sen heikoin lenkki. Tähän mennessä tarkan etäisyyden määrittäminen Suureen Magellanin pilveen (LMC), yhteen Linnunradan lähimmistä naapurigalakseista, on osoittautunut vaikeaksi saavuttaa. Koska tämän galaksin tähtiä käytetään etäisempien galaksien etäisyysasteikon määrittämiseksi, on se kuitenkin ratkaisevan tärkeää.

Huolellisten havaintojen tekeminen harvinaisen kaksoistähtiluokan edustajasta ovat nyt kuitenkin mahdollistaneet tähtitieteilijäryhmän päätellä paljon tarkemman arvon LMC:n etäisyydelle: 163 000 valovuotta.

"Olen hyvin innoissani koska tähtitieteilijät ovat yrittäneet sadan vuoden ajan mitata tarkasti Suuren Magellanin pilven etäisyyttä ja se on osoittautunut erittäin vaikeaksi," sanoo Wolfgang Gieren (Universidad de Concepción, Chile), yksi tutkimusryhmän johtajista. "Me olemme nyt ratkaisseet tämän ongelman todistettavasti 2% tarkkuudella."

Suuren Magellanin pilven etäisyysmittauksen parantuminen antaa myös paremman etäisyyden monille muuttuville kefeidi-tähdille [2]. Näitä kirkkaita, sykkiviä tähtiä käytetään standardikynttilöinä mitattaessa etäisyyksiä kauempana sijaitseviin galakseihin ja määritettäessä maailmankaikkeuden laajenemisnopeutta, Hubblen vakiota. Tämä puolestaan on kauimpiin nykyisillä teleskoopeilla näkyviin galakseihin ulottuvan maailmankaikkeuden osan kartoituksen perusta. Niinpä Suuren Magellanin pilven tarkempi etäisyys vähentää välittömästi tämänhetkisten kosmologisten etäisyyksien mittausten epätarkkuutta.

Tähtitieteilijät selvittivät Suuren Magellanin pilven etäisyyden tarkkailemalla harvinaista, läheistä tähtiparia, jotka tunnetaan pimennysmuuttujina [3]. Koska nämä tähdet kiertävät toisiaan, ne kulkevat toistensa editse. Kun tämä tapahtuu, Maasta nähtynä, kokonaiskirkkaus vähenee - sekä yhden tähden kulkiessa toisen editse että, erilaisen määrän, sen mennessä toisen taakse [4].

Seuraamalla näitä kirkkausvaihteluita hyvin huolellisesti, ja myös mittaamalla tähtien kiertonopeuksia, on mahdollista selvittää kuinka suuria tähdet ovat, niiden massat ja muita tietoja niiden kiertoradoista. Kun tämä yhdistetään huolellisiin mittauksiin tähtien kokonaiskirkkaudesta ja väreistä [5], saadaan niille huomattavan tarkka etäisyys.

Tätä menetelmää on käytetty ennenkin, mutta kuumien tähtien suhteen. Tiettyjä olettamuksia täytyy kuitenkin tehdä tässä tapauksessa ja sellaiset etäisyydet eivät ole yhtä tarkkoja kuin toivottaisiin. Nyt on ensimmäistä kertaa kuitenkin tunnistettu kahdeksan erittäin harvinaista pimennysmuuttujaa, joissa molemmat tähdet ovat viileämpiä punaisia jättiläistähtiä [6]. Näitä tähtiä on tutkittu hyvin huolellisesti ja niiden avulla on saatu paljon tarkempia etäisyyksiä, joiden tarkkuus on noin 2%.

"ESO:lla on täydellinen kokoelma tämän projektin tarvitsemia teleskooppeja ja havaintolaitteita: HARPS suhteellisen himmeiden tähtien erittäin tarkkojen radiaalinopeuksien mittaamiseen ja SOFI tähtien infrapunakirkkauksien täsmälliseen mittaamiseen," lisää Grzegorz Pietrzyński (Universidad de Concepción, Chile ja Varsovan yliopiston observatorio, Puola), uuden Nature-julkaisun pääkirjoittaja.

"Me teemme töitä parantaaksemme menetelmäämme yhä edelleen ja toivomme saavamme LMC:n etäisyyden 1%:n tarkkuudella muutaman vuoden kuluessa. Tällä on kauaskantoisia seuraamuksia ei pelkästään kosmologialle vaan myös monille astrofysiikan osa-alueille," päättää Dariusz Graczyk, uuden Nature-julkaisun toinen kirjoittaja.

Lisähuomiot

[1] Standardikynttilät ovat kohteita, joiden kirkkaus tunnetaan. Havaitsemalla tällaisen kohteen näennäisen kirkkauden tähtitieteilijät voivat selvittää etäisyyden — etäisemmät kohteet näyttävät himmeämmiltä. Esimerkkejä tällaisista standardikynttilöistä ovat muuttuvat kefeidi-tähdet [2] ja tyypin Ia supernovat. Suureksi ongelmaksi on osoittautunut etäisyysasteikon kalibroiminen löytämällä suhteellisen lähellä olevia tällaisia kohteita, joiden etäisyys voidaan määrittää muilla keinoin.

[2] Muuttuvat kefeidi-tähdet ovat kirkkaita, epävakaita tähtiä, jotka sykkivät ja niiden kirkkaus vaihtelee. Niiden muuttuvuuden keston ja kirkkauden välillä on kuitenkin hyvin selvä suhde. Nopeammin sykkivät kefeidit ovat himmeämpiä kuin hitaammin sykkivät. Tämä periodi-luminositeetti-relaatio mahdollistaa niiden käytön standardikynttilöinä lähigalaksien etäisyysmittauksissa.

[3] Tämä työ on osa pitkäkestoista Araucaria-projektia, jonka tarkoitus on kehittää lähigalaksien etäisyysmittauksia.

[4] Tarkat valon vaihtelut riippuvat tähtien suhteellisista kokoeroista, niiden lämpötiloista ja väreistä sekä kiertoratojen yksityiskohdista.

[5] Värit mitataan vertaamalla tähtien kirkkauksia eri lähi-infrapunasäteilyn aallonpituuksilla.

[6] Nämä tähdet löytyivät etsimällä OGLE-projektin tutkimia 35 miljoonaa LMC-tähteä.

Lisätietoa

Tämä tutkimus esitettiin tutkimusjulkaisussa “An eclipsing binary distance to the Large Magellanic Cloud accurate to 2 per cent”, kirjoittajinaan G. Pietrzyński et al. Tutkimusjulkaisu ilmestyy julkaisusarjassa Nature 7. maaliskuuta 2013.

Tutkimusryhmään kuuluvat G. Pietrzyński (Universidad de Concepción, Chile; Varsovan yliopiston observatorio, Puola), D. Graczyk (Universidad de Concepción), W. Gieren (Universidad de Concepción), I. B. Thompson (Carnegie Observatories, Pasadena, USA), B., Pilecki (Universidad de Concepción; Varsovan yliopiston observatorio), A. Udalski (Varsovan yliopiston observatorio), I. Soszyński (Varsovan yliopiston observatorio), S. Kozłowski (Varsovan yliopiston observatorio), P. Konorski (Varsovan yliopiston observatorio), K. Suchomska (Varsovan yliopiston observatorio), G. Bono (Università di Roma Tor Vergata, Rooma, 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, Nizza, Ranska),  F. Bresolin (Institute for Astronomy, Hawaii, USA), R. P. Kudritzki (Institute for Astronomy, Hawaii, USA), J. Storm (Astrofysiikan Leibniz-instituutti, Potsdam, Saksa), A. Gallenne (Universidad de Concepción), R. Smolec (Nicolaus Copernicus -tähtitiedekeskus, Varsova, Puola), D. Minniti (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile; Vatikaanin observatorio, Italia), M. Kubiak (Varsovan yliopiston observatorio), M. Szymański (Varsovan yliopiston observatorio), R. Poleski (Varsovan yliopiston observatorio), Ł. Wyrzykowski (Varsovan yliopiston observatorio), K. Ulaczyk (Varsovan yliopiston observatorio), P. Pietrukowicz (Varsovan yliopiston observatorio), M. Górski (Varsovan yliopiston observatorio), P. Karczmarek (Varsovan yliopiston observatorio).

ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 15 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Brasilia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta. ESO toteuttaa kunnianhimoista ohjelmaa, joka keskittyy tehokkaiden maanpäällisten havaintovälineiden suunnitteluun, rakentamiseen ja käyttöön. Välineiden avulla tähtitieteilijät voivat tehdä merkittäviä tieteellisiä löytöjä. ESO:lla on myös johtava asema tähtitieteen tutkimuksen kansainvälisen yhteistyön edistämisessä ja organisoinnissa. ESO:lla on Chilessä kolme ainutlaatuista huippuluokan observatoriota: La Silla, Paranal ja Chajnantor. ESO:lla on Paranalilla Very Large Telescope (VLT), maailman kehittynein näkyvää valoa havainnoiva tähtitieteellinen observatorio, ja kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja on maailman suurin kartoitusteleskooppi. VLT Survey Telescope on suurin vartavasten taivaan näkyvän valon kartoitukseen suunniteltu teleskooppi. ESO on maailman suurimman tähtitieteellisen projektin, vallankumouksellisen ALMA-teleskoopin eurooppalainen yhteistyökumppani. Parhaillaan ESO suunnittelee 39-metrin kokoista optisen/lähi-infrapuna-alueen European Extremely Large -teleskooppia (E-ELT) josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

• Tutkimusjulkaisu Naturessa
• Valokuvia 3.6-metrin teleskoopin HARPS-havaintolaitteesta
• Valokuvia NTT-teleskoopista
• SOFI:lla otettuja kuvia

Yhteystiedot

Grzegorz Pietrzyński
Universidad de Concepción
Chile
Puh.: +56 41 220 7268
Matkapuhelin: +56 9 6245 4545
Sähköposti: pietrzyn@astrouw.edu.pl

Wolfgang Gieren
Universidad de Concepción
Chile
Puh.: +56 41 220 3103
Matkapuhelin: +56 9 8242 8925
Sähköposti: wgieren@astro-udec.cl

Richard Hook
ESO, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6655
Matkapuhelin: +49 151 1537 3591
Sähköposti: rhook@eso.org

Pasi Nurmi (Lehdistön yhteyshenkilö Suomi)
ESO Science Outreach Network ja University of Turku
Turku, Finland
Puh.: +358 29 4504 358
Sähköposti: eson-finland@eso.org

Connect with ESO on social media

Tämä on ESO:n lehdistötiedotteen käännös eso1311.