Echo świetlne pozwoliło wyznaczyć odległość do gwiazdy

Wyznaczanie odległości do obiektów w kosmosie nie jest sprawą prostą. Astronomowie opracowali szereg metod do tego przeznaczonych, przy czym zazwyczaj stosowalność danej metody zależy do skali odległości do obiektów.

Na przykład fundamentalną metodę paralaksy trygonometrycznej można stosować tylko do najbliższych gwiazd (satelita Hipparchos pomierzył w ten sposób dystanse do gwiazd odległych maksymalnie o około 3000 lat świetlnych). Jednymi z podstawowych obiektów używanych do określania odległości do galaktyk są cefeidy. Cefeidy to gwiazdy pulsujące, u których istnieje zależność między ich jasnością absolutną, a okresem pulsacji. Jako wyznaczników odległości astronomowie używają ich od prawie stu lat, relację pomiędzy jasnością a okresem pulsacji odkryła Amerykanka Henrietta Leavitt w 1912 r. Grupa astronomów zbadała jasną cefeidę RS Pup widoczną w konstelacji Rufy na niebie południowym.

RS Pup zmienia swoją jasność prawie pięciokrotnie z okresem 41,4 dnia. Jest około 10 razy bardziej masywna niż Słońce, ma 200 razy większą średnicę i świeci przeciętnie 15 tysięcy razy jaśniej niż nasza najbliższa gwiazda. RS Pup znajduje się w dużej mgławicy odkrytej w 1961 r. przez szwedzkiego astronoma Bengta Westerlunda. Takiej jej położenie pozwala na zastosowanie alternatywnej metody do wyznaczenia odległości. Metoda opiera się na tym, że światło wyemitowane przez gwiazdę, które dotarło do ziaren pyłu w mgławicy i dopiero potem do Ziemi, dotrze do teleskopu nieco później niż światło biegnące bezpośrednio bez przeszkód od gwiazdy do Ziemi. "Korzystając z tego faktu, jeżeli zmierzymy jasność danego fragmentu mgławicy, powinniśmy otrzymać krzywą zmian blasku o tym samym kształcie co krzywa zmian blasku cefeidy, ale nieco przesuniętą w czasie.

Takie przesunięcie w czasie nazywane jest echem świetlnym" - tłumaczy Pierre Kervella z Observatoire de Paris-Meudon we Francji, główny autor artykułu, który ukaże się w czasopiśmie naukowym "Astronomy and Astrophysics". Obserwując jakie jest opóźnienie pomiędzy echem świetlnym, a światłem gwiazdy, można poznać faktyczną odległość fragmentu mgławicy od gwiazdy. Potem jest już prosto, znając ten dystans oraz odległość kątową na niebie fragmentu mgławicy i gwiazdy, można z trygonometrii ustalić odległość do gwiazdy. Na podstawie obserwacji echa świetlnego w kilku fragmentach mgławicy określono odległość do RS Pup na 6500 lat świetlnych, z błędem 90 lat świetlnych, czyli z dokładnością około 1 proc.

Dokładna znajomość odległości do bliskich cefeid pozwala astronomom na lepsze wyznaczenie relacji okres-jasność i w konsekwencji na lepsze określanie odległych dystansów do innych galaktyk. (PAP)