Precyzyjny pomiar rozmiarów Wszechświata, m.in. dzięki polskim

Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego
Precyzyjny pomiar rozmiarów Wszechświata, m.in. dzięki
polskim uczonym
Międzynarodowy zespół naukowców, w większości polskich astronomów z Uniwersytetu
Warszawskiego, dokonał dokładnego wyznaczenia odległości do jednej z sąsiednich galaktyk –
Wielkiego Obłoku Magellana.
Wyniki ich prac opublikuje w czwartek magazyn "Nature".
Zespołem badaczy kierował prof. Grzegorz Pietrzyński z Obserwatorium Astronomicznego UW. Odległość do
Wielkiego Obłoku Magellana wynosi - według najnowszego pomiaru - 160 tysięcy lat świetlnych, z dokładnością
do 2 procent.
Konsekwencje tego pomiaru mają olbrzymie znaczenie dla całej astrofizyki i kosmologii, bowiem odległość do
badanej galaktyki jest wzorcem stosowanym do skali odległości w całym Wszechświecie, niejako
odpowiednikiem wzorca metra przechowywanego w Sèvres pod Paryżem.
Astronomowie badają rozmiary Wszechświata najpierw mierząc odległości do bliskich obiektów, a następnie
używają ich jako wzorców do ustalenia dystansów coraz dalej w kosmosie. Nazywają to metodą świec
standardowych. Łańcuch pomiarów jest jednak na tyle dokładny, na ile najsłabsze jego ogniwo, a tym jest
właśnie dokładny dystans do Wielkiego Obłoku Magellana.
Odpowiednio wykalibrowana "astronomiczna linijka" służy m.in. do określenia wartości stałej Hubble’a, dla której
ustalenie dokładnej wartości jest jednym z głównych wyzwań współczesnej astronomii. Stała ta opisuje bowiem
tempo rozszerzania się Wszechświata, a dodatkowo może nas przybliżyć do rozwiązania zagadki ciemnej
energii, która odpowiada za trzy czwarty masy całego Wszechświata.
Aby ustalić wartość stałej Hubble’a potrzebne są trzy kroki: wyznaczenie odległości do Wielkiego Obłoku
Magellana, aby skalibrować zależności dla cefeid (rodzaj gwiazd zmiennych). Następnie za pomocą cefeid
wyznaczenie odległości do dalszych galaktyk, w których zaobserwowano wybuchy supernowych, aby
skalibrować zależności dla supernowych. Potem na podstawie obserwacji supernowych można mierzyć
odległości do galaktyk znajdujących się jeszcze dalej.
Okazuje się, że największym problemem w tej złożonej i skomplikowanej procedurze wyznaczania rozmiarów
Wszechświata jest dokładny i wiarygodny pomiar odległości do Wielkiego Obłoku Magellana.
"Dlatego pomiar odległości do Wielkiego Obłoku Magellana, stanowiący podstawę +kosmicznej linijki+, jest tak
istotny dla współczesnej astrofizyki. W literaturze można znaleźć ponad 500 wyznaczeń odległości do tej
galaktyki. Najbardziej wiarygodne wyznaczenia mają dokładność rzędu 10 proc. Trzeba zaznaczyć, że znakomita
większość pomiarów wymagała dodatkowych założeń, co praktycznie uniemożliwia poprawną ocenę ich
dokładności" - tłumaczy pierwszy autor publikacji, prof. Grzegorz Pietrzyński z Obserwatorium Astronomicznego
Uniwersytetu Warszawskiego oraz z chilijskiego Universidad de Concepción.
Obserwacje potrzebne do wyznaczenia dystansu do Wielkiego Obłoku Magellana zostały wykonane w ramach
międzynarodowego projektu Araucaria, którego liderem jest prof. Pietrzyński. Naukowcy obserwowali
wyselekcjonowane gwiazdy stosując duże teleskopy: 6.5-metrowy Teleskop Magellana w Obserwatorium Las
Campanas, 3.6-metrowy teleskop ESO i 3.5-metrowy teleskopu NTT w Obserwatorium La Silla należącym do
Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO).
Badania trwały osiem lat. Do obserwacji wielkimi teleskopami wyselekcjonowano specjalne gwiazdy spośród
bazy danych zebranej dla kilkudziesięciu milionów gwiazd z Wielkiego Obłoku Magellana, zawierające dane
fotometryczne z projektu OGLE, prowadzonego przez Uniwersytet Warszawski.
Naukowcy wybrali do obserwacji bardzo rzadkie pary bliskich gwiazd podwójnych, zwanych układami
zaćmieniowymi. Gdy dwie gwiazdy w takim układzie okrążają się nawzajem, to dla obserwatora na Ziemi co
pewien czas regularnie się przesłaniają. Efektem są spadki blasku całego układu. Bardzo dokładne obserwacje
tych zmian blasku pozwalają na ustalenie, jak duże są gwiazdy, jakie mają masy oraz poznanie różnych
informacji o ich orbitach. Gdy dane te połączy się z pomiarami całkowitej jasności barwy, można zadziwiająco
dokładnie ustalić odległość do pary gwiazd.
To nie jedyny sukces Polaków na polu wyznaczania odległości w kosmosie.
"Precyzyjne wyznaczenie odległości do Wielkiego Obłoku Magellana za pomocą gwiazd zaćmieniowych stanowi
wielki krok dla niepodważalnego ustalenia skali odległości we Wszechświecie. Warto jednocześnie wspomnieć,
że i dalsze szczeble wyznaczania odległości we Wszechświecie oparte są o polskie pomiary. Najprecyzyjniejsze
istniejące kalibracje gwiazd pulsujących cefeid oparte są na badaniach tysięcy tego rodzaju obiektów odkrytych
przez projekt OGLE w Obłokach Magellana" - tłumaczy prof. Andrzej Udalski, współautor pracy i lider projektu
OGLE.
To jednak nie koniec, Polacy mają bowiem jeszcze ambitniejsze plany. "Pracujemy nad ulepszeniem naszej
metody jeszcze bardziej i mamy nadzieję na wyznaczenie odległości do Wielkiego Obłoku Magellana z precyzją 1
proc. w ciągu najbliższych kilku lat. Ma to daleko idące konsekwencje nie tylko dla kosmologii, ale dla wielu pól
astrofizyki" - podsumowuje Dariusz Graczyk z Universidad de Concepción w Chile, drugi autor artykułu w
"Nature".
W składzie polskiego zespołu badawczego znajdują się: G. Pietrzyński, D. Graczyk, B. Pilecki, A. Udalski, I.
Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego
Soszyński, S. Kozłowski, P. Konorski, K. Suchomska, M. Kubiak, M. Szymański, R. Poleski, Ł. Wyrzykowski, K.
Ulaczyk, P. Pietrukowicz, M. Górski, P. Karczmarek (Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu
Warszawskiego) oraz R. Smolec (Centrum Astronomiczne im. Mikołaja Kopernika PAN w Warszawie).
Oprócz naukowców z Polski w zespole są także badacze ze Stanów Zjednoczonych, Włoch, Francji, Niemiec i
Chile. PAP - Nauka w Polsce
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)