Nagy pontossággal mérték meg a Nagy Magellán-felhő távolságát

Közel egy évtizednyi észlelési adatsor alapján egy nemzetközi kutatócsoport kétszázalékos hibával határozta meg a Nagy Magellán-felhő távolságát.

Egy csillagászati objektum távolsága annál bizonytalanabb, minél messzebb van tőlünk. A kozmikus távolságskála felépítése ezért lépcsőzetes, és olyan objektumok segítségével történik, amelyeknek egyrészt ismert az abszolút fényessége, másrészt a közelben is, illetve nagyobb távolságokban is előfordulnak. Ilyen ún. sztenderd gyertyák a cefeida típusú változócsillagok, vagy az Ia típusú szupernóvák.

Ezek látszó fényességének mérésével az abszolút fényességük ismeretében következtetni lehet a távolságukra. A cefeidák pulzáló változók, és összefüggés van a könnyen mérhető pulzációs periódusuk, illetve az abszolút fényességük között. Ezen a periódus-fényesség reláción alapul az, hogy sztenderd gyertyaként használhatók: ha egy (távoli) galaxisban sikerül megmérni egy cefeida pulzációs periódusát, akkor a reláció segítségével a cefeida, illetve az őt tartalmazó galaxis távolsága is meghatározható. A skála kalibrálásához azonban olyan közeli objektumok is szükségesek, amelyek távolsága egyéb, független módszerekkel is meghatározható.

Ezért bír óriási jelentőséggel az, hogy a Tejútrendszer kísérőgalaxisainak, például a Nagy Magellán-felhőnek a távolságát minél pontosabban ismerjük, mivel ekkor a bennük található cefeida típusú változók távolsága, ezzel pedig a rajtuk alapuló távolságskála is pontosabb lesz. A Grzegorz Pietrzynski (Universidad de Concepción, Warsaw University Observatory) által vezetett kutatócsoport új eredménye szerint Nagy Magellán-felhő (LMC) távolsága 163 ezer fényév, a hibája pedig mindössze 2 százalék, ami csillagászati adatok esetében kiemelkedő pontosságot jelent.

A kutatók az LMC új, pontosabb távolságadatát fedési változók segítségével határozták meg. Ezek kettőscsillagok, komponensei a keringésük miatt a Földről nézve periodikusan elhaladnak egymás előtt. A fedések közbeni fényességváltozások lefutása függ a komponensek relatív méretétől, hőmérsékletüktől, színindexeiktől és a pályák paramétereitől. A fényességek, valamint a pályamenti sebességek színképekből (ESO 3.6m + HARPS spektrográf) történő gondos mérésével Pietrzynski és munkatársai meg tudták határozni a csillagok méretét, tömegét és a keringési pályák adatait. Ezeket az összfényességgel és az infravörös színindexekkel (ESO VLT SOFI) kombinálva aztán figyelemre méltóan pontos távolságadatokat tudtak származtatni.

Az eljárást forró csillagokat használva már korábban is alkalmazták. Az ez esetben elkerülhetetlen modellfeltevések azonban rontották a származtatott távolságok pontosságát. Most azonban a Nagy Magellán-felhő OGLE-projektben megfigyelt 35 millió csillaga között sikerült 8 olyan ritka fedési kettőst találni, melyek mindkét komponense hideg vörös óriás. Ezek esetében a forró csillagoknál szükséges feltevések nem kellenek, így a segítségükkel sokkal pontosabb távolságadatok nyerhetők.

A kutatócsoport egyik tagja, Dariusz Graczyk (Universidad de Concepción) szerint most az eljárás továbbfejlesztésén dolgoznak, hogy néhány éven belül az LMC távolságát egyszázalékos hibával tudják meghatározni. Ha ez sikerül, annak alapvető hatása lesz nem csak a kozmológiában, de az asztrofizika számos területén is.

Az eredményeket részletező szakcikk a Nature magazinban jelent meg.