Большое Магелланово Облако. Авторы и права: CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/SMASH/D. Нидевер (Университет штата Монтана) Обработка изображений: Трэвис Ректор (Университет Аляски в Анкоридже), Махди Замани и Давиде де Мартин.
Свежий взгляд на красные гиганты дает ключевое понимание измерений космических расстояний и способ измерения расширения Вселенной с высочайшей точностью.
В постоянно расширяющейся Вселенной измерение космических расстояний похоже на попытку найти надежную линейку в огромной, постоянно растягивающейся ткани. Одним из инструментов, который используют астрофизики, является постоянная Хаббла (H0), которая измеряет скорость расширения Вселенной и определяет возраст и наблюдаемый размер Вселенной.
Однако существуют разногласия по поводу значения H0 из-за противоречивых измерений, полученных от различных небесных объектов. Эти дебаты означают, что наше понимание основ физики Вселенной является неполным. Ставки высоки, и ключом к решению проблемы является значительное повышение точности измерений расстояний по звездам.
Теперь исследование, опубликованное в The Astrophysical Journal Letters профессором EPFL Ричардом И. Андерсоном, бывшим стажером летних исследований EPFL Ноланом Коблишке (сейчас в Университете Торонто) и Лораном Эйером (Женевский университет), уточняет измерения космических расстояний с использованием звучных сигналы от красных гигантов. «Мы обнаружили, что акустические колебания звезд красных гигантов подсказывают нам, как лучше всего измерять космические расстояния, используя метод «кончика ветви красных гигантов», — говорит Андерсон.
Измерение космических расстояний с помощью красных гигантов
Поясним несколько терминов. «Красные гиганты» — стареющие звезды. Они приобретают красноватый оттенок, поскольку выбрасывают водород в своих ядрах и используют внешний водород, что делает их больше и холоднее.
На астрономических диаграммах эта эволюция приводит к «ветви красных гигантов» — отклонению из-за повышенной яркости звезды. Конец ветви красных гигантов (TRGB) является критической точкой, где эти звезды воспламеняют гелий, обращая вспять эволюцию яркости.
TRGB, отмеченный на диаграмме меньшим количеством более ярких звезд над ним, служит «стандартной свечой» для измерения космических расстояний: сравнивая ее известную яркость с наблюдаемой яркостью в далеких галактиках, астрономы могут вычислить расстояние, во многом похоже на оценку яркости лампочки. расстояние своей яркостью.
Пение в темноте
Исследователи проанализировали данные эксперимента по оптическому гравитационному линзированию (OGLE) и миссии ESA Gaia по изучению красных гигантов в Большом Магеллановом Облаке (LMC), соседней галактике-спутнике, вращающейся вокруг Млечного Пути и служащей важной лабораторией для понимания. физика звезд.
Удивительно, но ученые обнаружили, что все звезды TRGB на самом деле периодически меняют яркость; Звуковые волны проходят через звезды, как землетрясения на Земле, заставляя их колебаться. Хотя эти колебания были известны ранее, их важность для измерения расстояний упускалась из виду. Но теперь они позволили исследователям различать звезды по возрасту, предложив более тонкий подход к измерению расстояний во Вселенной.
Андерсон объясняет: «Молодые звезды красных гигантов вблизи TRGB немного менее яркие, чем их старшие собратья, а акустические колебания, которые мы наблюдаем как колебания яркости, позволяют нам понять, с каким типом звезд мы имеем дело: более старые звезды колеблются с частотой более низкая частота — точно так же, как баритон поет более глубоким голосом, чем тенор».
Это различие имеет решающее значение для обеспечения высокоточных измерений расстояний, необходимых для космологии, и для получения лучшей карты локальной Вселенной, поскольку красные гиганты существуют практически в каждой галактике.
Исследование также идентифицирует несколько улучшений метода расстояния TRGB, которые необходимы для понимания недавних дебатов о постоянном напряжении Хаббла. «Теперь, когда мы можем определить возраст красных гигантов, составляющих TRGB, мы сможем на основе этого улучшить измерение постоянной Хаббла», — говорит Андерсон.
«Такие улучшения проверят постоянное напряжение Хаббла и могут привести к революционному пониманию основных физических процессов, которые определяют, как развивается Вселенная».
Информация от: Федеральной политехнической школой Лозанны.
