Przełomowy wkład polskich astronomów w badania odległości we Wszechświecie

Cefeidy – bo tak nazywa się ten typ gwiazd – to jedne z najważniejszych obiektów we Wszechświecie. Gwiazdy te w sposób okresowy zmieniają swoje rozmiary (pulsują). O kilka procent wzrasta i maleje promień gwiazdy, a także jej temperatura. Efektem tego są zmiany jasności, które możemy obserwować teleskopami w obserwatoriach astronomicznych na Ziemi. Związek pomiędzy jasnością cefeid, a okresem ich pulsacji odkryto ponad 100 lat temu.

Od tamtej pory astronomowie używają cefeid, jako tzw. świec standardowych do pomiarów odległości w kosmosie. Pozwoliło to na wiele rewolucyjnych odkryć i wpłynęło na nasze zrozumienie Wszechświata. Przykładowo, dzięki cefeidom pomierzono odległości do najbliższych galaktyk. Dzięki tym pomiarom wiemy obecnie, że są to inne galaktyki złożone z miliardów, a nawet setek miliardów gwiazd. Wcześniej powszechny był pogląd, że są to fragmenty Drogi Mlecznej.

Innym fundamentalnym znaczeniem cefeid jest ich wykorzystanie w procesie ustalania tzw. parametru Hubble’a, który opisuje skalę fizyczną Wszechświata oraz jego ewolucję. Jest to niezbędne w badaniach ekspansji Wszechświata. Cefeidy są potrzebne do precyzyjnej kalibracji maksimum jasności supernowych typu Ia, które następnie są bezpośrednio używane do wyznaczania parametru Hubble’a, a także do określania odległości do bardzo dalekich galaktyk. Aktualnie głównym problemem w tej procedurze jest precyzyjne ustalenie, w jaki sposób jasność cefeid zależy od zawartości metali. Przy czym warto zaznaczyć, że metalami astronomowie nazywają wszystkie pierwiastki cięższe od wodoru i helu.

Wszelkie dotychczasowe próby rozwiązania tego problemu nie przyniosły oczekiwanych wyników. Pomimo ogromnych wysiłków ze strony teoretyków i obserwatorów nie udało się nawet rozstrzygnąć czy wzrost metaliczności powoduje wzrost jasności cefeid czy też jej spadek.

Międzynarodowy zespół naukowców, kierowany przez badaczy z Centrum Astronomicznego im. M. Kopernika PAN w Warszawie wykazał, że wpływ metaliczności na jasność cefeid jest bardzo mały i z dokładnością do błędów pomiarowych (rzędu 2 proc.) wynosi zero. „Jest to kolejne bardzo ważne odkrycie dokonane w ramach naszego projektu, które toruje drogę do pomiaru parametru Hubble’a z bezprecedensową dokładnością 1 proc.” - mówi kierujący projektem prof. Grzegorz Pietrzyński.

Naukowcy analizowali wysokiej jakości pomiary jasności gwiazd z Wielkiego Obłoku Magellana i Małe Obłoku Magellana w zakresie widzialnym i podczerwonym. Dane z zakresu optycznego pochodziły z polskiego przeglądu OGLE. Z kolei dane w podczerwieni pochodziły z katalogu obserwacji teleskopem IRSF w RPA.

W ostatnich latach zespół Araucaria zasłynął niezwykle dokładnymi wyznaczeniami odległości do pobliskich galaktyk, w tym wzorca odległości we Wszechświecie – Wielkiego Obłoku Magellana. Na swoje badania prof. Grzegorz Pietrzyński otrzymał zaś prestiżowy grant naukowy Advanced Grant European Research Council od Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych ustanowionej przez Komisję Europejską.

Zespół Araucaria uzyskał też drugie miejsce w plebiscycie „Nauka to Wolność” na najciekawszy wynalazek, osiągnięcie naukowe i wydarzenie ostatniego 25-lecia. Plebiscyt ten był przeprowadzony przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego.

Publikacja opisująca wyniki najnowszych badań ukaże się w czasopiśmie naukowym „Astrophysical Journal”. Wśród 10 autorów artykułu znalazło się pięciu Polaków: Piotr Wielgórski (CAMK PAN), Grzegorz Pietrzyński (CAMK PAN), Bartłomiej Zgirski (CAMK PAN), Dariusz Graczyk (CAMK PAN) i Igor Soszyński (Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego).

Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl