Sử dụng một loại sao Cepheid khổng lồ hiếm hoi làm các nhà quân sự vũ trụ, các nhà thiên văn học đã tìm ra cách đo khoảng cách đến các vật thể cách xa ba lần trong không gian hơn trước đây. Nhưng các nhà thiên văn học đã tìm ra cách sử dụng các biến Cepheid (ULP) trong thời gian cực dài như là đèn hiệu để đo khoảng cách lên tới 300 triệu năm ánh sáng và hơn thế nữa.
Jonathan cepheids cổ điển rất sáng, nhưng cách Trái đất hơn 100 triệu năm ánh sáng, tín hiệu của chúng bị mất giữa các ngôi sao sáng khác, Jonathan Bird, nghiên cứu sinh về thiên văn học tại bang Ohio, người đã thảo luận về phát hiện của mình tại hội nghị của Hiệp hội Thiên văn học Mỹ hôm thứ Hai.
Nhưng các ULP là một loại Cepheid hiếm và cực sáng, có nhịp rất chậm.
Các nhà thiên văn học từ lâu cũng đã nghĩ rằng cepheids ULP don hiến tiến hóa giống như các cepheids khác. Tuy nhiên, trong nghiên cứu này, các nhà thiên văn học đã tìm thấy bằng chứng đầu tiên về một cepheid ULP phát triển giống như một Cepheid cổ điển ..
Có một số phương pháp để tính toán khoảng cách đến các ngôi sao và các nhà thiên văn học thường phải kết hợp các phương pháp để gián tiếp đo khoảng cách. Sự tương tự thông thường là một cái thang, với mỗi phương thức mới, một nấc thang cao hơn một bậc thang khác. Ở mỗi nấc thang mới của thang khoảng cách vũ trụ, các lỗi cộng lại, làm giảm độ chính xác của phép đo tổng thể. Vì vậy, bất kỳ phương pháp đơn lẻ nào có thể bỏ qua các nấc thang là một công cụ được đánh giá cao để thăm dò vũ trụ.
Krzysztof Stanek, giáo sư thiên văn học tại bang Ohio, lần đầu tiên áp dụng kỹ thuật đo trực tiếp vào năm 2006, khi ông sử dụng ánh sáng phát ra từ hệ sao nhị phân trong thiên hà M33 để đo khoảng cách tới thiên hà đó. M33 cách Trái đất 3 triệu năm ánh sáng.
Kỹ thuật mới này sử dụng cepheids ULP là khác nhau. Nó có một phương pháp gián tiếp, nhưng nghiên cứu ban đầu này cho thấy phương pháp này sẽ hoạt động đối với các thiên hà ở xa hơn nhiều so với M33.
Chúng tôi đã tìm thấy các cepheids thời gian cực dài là một chỉ số khoảng cách mạnh mẽ tiềm năng. Chúng tôi tin rằng họ có thể cung cấp các phép đo khoảng cách sao trực tiếp đầu tiên cho các thiên hà trong phạm vi 50 - 100 megapixel (150 triệu - 326 triệu năm ánh sáng) và vượt xa điều đó, ném Stanek nói.
Bởi vì các nhà nghiên cứu thường không chú ý đến các cepheids cực kỳ dài, nên có rất ít trong số chúng trong hồ sơ thiên văn. Trong nghiên cứu này, sinh viên tiến sĩ Stanek, Bird và Ohio, Jose Prieto đã phát hiện ra 18 cepheids ULP từ tài liệu.
Mỗi cái nằm trong một thiên hà gần đó, như Đám mây Magellan Nhỏ. Khoảng cách đến các thiên hà gần đó rất nổi tiếng, vì vậy các nhà thiên văn học đã sử dụng kiến thức đó để hiệu chỉnh khoảng cách đến các cepheids ULP.
Họ phát hiện ra rằng họ có thể sử dụng các cepheids ULP để xác định khoảng cách với sai số 10-20% - một tỷ lệ điển hình của các phương pháp khác tạo nên thang khoảng cách vũ trụ.
Chúng tôi hy vọng sẽ giảm bớt lỗi đó khi nhiều người lưu ý đến các cepheids ULP trong các cuộc khảo sát xuất sắc của họ, theo Bird Bird. Những gì chúng tôi đã thể hiện cho đến nay là phương pháp này hoạt động trên nguyên tắc và kết quả rất đáng khích lệ.
Bird giải thích lý do tại sao các nhà thiên văn học đã bỏ qua các cepheids ULP trong quá khứ.
Các cepheids thời gian ngắn, những cái sáng và mờ cứ sau vài ngày, tạo ra các điểm đánh dấu khoảng cách tốt trong không gian vì thời gian của chúng liên quan trực tiếp đến độ sáng của chúng - và các nhà thiên văn học có thể sử dụng thông tin độ sáng đó để tính khoảng cách. Polaris, Sao Bắc Đẩu, là một cepheid cổ điển và nổi tiếng.
Nhưng các nhà thiên văn học luôn nghĩ rằng các cepheids ULP, vốn phát sáng và mờ đi trong một vài tháng hoặc lâu hơn, don đã tuân theo mối quan hệ này. Chúng lớn hơn và sáng hơn so với cepheid điển hình. Trên thực tế, chúng lớn hơn và sáng hơn hầu hết các ngôi sao; trong nghiên cứu này, ví dụ, 18 cepheids ULP có kích thước từ 12-20 lần khối lượng mặt trời của chúng ta.
Độ sáng làm cho chúng đánh dấu khoảng cách tốt, Stanek nói. Các cepheids điển hình khó phát hiện hơn ở các thiên hà xa xôi, vì ánh sáng của chúng hòa quyện với các ngôi sao khác. Các cepheids ULP đủ sáng để nổi bật.
Các nhà thiên văn học từ lâu đã nghi ngờ rằng các cepheids ULP don hiến tiến hóa giống như các cepheids khác. Tuy nhiên, trong nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu của bang Ohio đã tìm thấy bằng chứng đầu tiên về một cepheid ULP đang phát triển như một cepheid cổ điển hơn.
Một cepheid cổ điển sẽ phát triển nóng hơn và mát hơn nhiều lần trong suốt cuộc đời của nó. Ở giữa, các lớp bên ngoài của ngôi sao trở nên không ổn định, điều này gây ra sự thay đổi độ sáng. Các cepheids ULP được cho là chỉ trải qua giai đoạn bất ổn này một lần và chỉ đi theo một hướng - từ nóng hơn đến lạnh hơn.
Nhưng khi các nhà thiên văn học ghép dữ liệu từ các phần khác nhau của tài liệu cho nghiên cứu này, họ đã phát hiện ra rằng một trong những cepheids ULP - một ngôi sao trong Đám mây Magellan nhỏ có tên HV829 - rõ ràng đang di chuyển theo hướng ngược lại.
Bốn mươi năm trước, HV829 dao động cứ sau 87,6 ngày. Bây giờ nó đập mỗi 84,4 ngày. Hai phép đo khác được tìm thấy trong tài liệu xác nhận rằng thời kỳ này đã bị thu hẹp dần trong những thập kỷ ở giữa, điều này cho thấy rằng chính ngôi sao đang co lại và ngày càng nóng hơn.
Các nhà thiên văn học kết luận rằng các cepheids ULP có thể giúp các nhà thiên văn học không chỉ đo vũ trụ mà còn tìm hiểu thêm về cách các ngôi sao rất lớn phát triển.
Một số kết quả này đã được báo cáo trong Tạp chí Vật lý thiên văn vào tháng 4 năm 2009. Kể từ khi bài báo được viết, các nhà thiên văn học bang Ohio đã bắt đầu sử dụng Kính thiên văn hai mắt lớn ở Tucson, Arizona để tìm kiếm nhiều cepheids ULP hơn. Stanek nói rằng họ đã tìm thấy một vài ứng cử viên tốt trong thiên hà M81, nhưng những kết quả đó vẫn chưa được xác nhận.
Nguồn: AAS, Đại học bang Ohio
