Jak dokładnie zmierzyć Wszechświat – Polacy znaleźli sposób!

Międzynarodowy zespół astronomów pod kierownictwem polskiej grupy Araukaria ogłosił kolejne ważne odkrycie. W oparciu o bardzo dokładne pomiary odległości wykonane do dwóch pobliskich galaktyk – Wielkiego i Małego Obłoku Magellana – precyzyjnie wyznaczono, jak jasność Cefeid zależy od zawartości metali.

Cefeidy – gwiazdy i narzędzia pomiarowe

Cefeidy to jedne z najważniejszych obiektów we Wszechświecie. Są to gwiazdy, które okresowo zmieniają swoje rozmiary. Kilkuprocentowym zmianom ulegają promień gwiazdy oraz jej temperatura w wyniku czego obserwujemy charakterystyczne zmiany jasności.

Ponad 100 lat temu odkryto związek pomiędzy jasnością Cefeid a okresem pulsacji. Od tej pory Cefeidy stały się podstawowym narzędziem do pomiaru kosmicznych odległości i pozwoliły dokonać szeregu rewolucyjnych odkryć, dzięki którym nasz obraz Wszechświata uległ ogromnym zmianom. Na przykład pomiary odległości do pobliskich galaktyk wykazały, że są to obiekty składające się z setek miliardów gwiazd położone daleko od nas, a nie jak powszechnie sądzono fragmenty naszej galaktyki – Drogi Mlecznej.

Parametr Hubble’a i ekspansja Wszechświata

Cefeidy stanowią również podstawę wyznaczania słynnego parametru Hubble’a, opisującego skalę fizyczną Wszechświata oraz jego ewolucję. Precyzyjne wyznaczanie tego parametru jest kluczowe w badaniu ekspansji Wszechświata, a co za tym idzie w poznaniu natury zagadkowej ciemnej materii, której ciągle nie znamy. Obecnie jednym z głównych problemów w całej procedurze pomiaru parametru Hubble’a jest określenie, jak jasność Cefeid zależy od zawartości metali.

– Wszelkie dotychczasowe próby rozwiązania tego problemu nie przyniosły oczekiwanych wyników – zaznacza mgr Piotr Wielgórski, pierwszy autor pracy. – Różne grupy badawcze nawet przy użyciu tych samych metod otrzymywały znacząco różne wyniki. Pomimo ogromnych wysiłków ze strony teoretyków i obserwatorów nie udało się nawet rozstrzygnąć, czy wzrost metaliczności powoduje wzrost jasności Cefeid czy też jej spadek – dodał.

– Zespół Araukaria wykazał, że wpływ metaliczności na jasność Cefeid jest niezmiernie mały, z dokładnością do bardzo małych 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 prof. Grzegorz Pietrzyński, kierownik projektu.

Prof. Pietrzyński – laureat Advanced Grant ERC

Projekt Araukaria ma na celu ustalenie precyzyjnej skali odległości we Wszechświecie. W ostatnich latach zasłynął dokładnymi wyznaczeniami odległości do pobliskich galaktyk, w tym wzorca odległości we Wszechświecie – Wielkiego Obłoku Magellana. Lider zespołu – prof. Grzegorz Pietrzyński – wyróżniony został ostatnio prestiżowym grantem naukowym Advanced Grant European Research Council. Za dotychczasowe wyniki zespół otrzymał szereg nagród w tym II miejsce w plebiscycie Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego „Nauka to Wolność” na najciekawszy wynalazek, osiągnięcie naukowe i wydarzenie ostatniego 25-lecia.