_ „Baritonul” giganților roșii rafinează măsurătorile distanței cosmice

O nouă privire asupra stelelor giganților roșii oferă informații cheie asupra măsurătorilor distanței cosmice și o modalitate de a măsura expansiunea universului cu cea mai mare acuratețe.

Într-un univers în continuă expansiune, măsurarea distanțelor cosmice este ca și cum ai încerca să găsești o riglă de încredere într-o țesătură vastă, care se întinde mereu. Un instrument pe care îl folosesc astrofizicienii este constanta Hubble, (H0), care măsoară cât de repede se extinde universul și stabilește vârsta și dimensiunea observabilă a universului.

Cu toate acestea, există un dezacord cu privire la valoarea lui H0. , din cauza măsurătorilor contradictorii derivate de la diferite obiecte cerești. Dezbaterea înseamnă că înțelegerea noastră a fizicii de bază a universului este incompletă. Mizele sunt mari, iar cheia pentru găsirea unei rezoluții este îmbunătățirea semnificativă a preciziei măsurătorilor distanței bazate pe stele.

Acum, un studiu publicat în The Astrophysical Journal Letters de profesorul EPFL Richard I. Anderson, Fostul student EPFL Summer Research Intern Nolan Koblischke (acum la Universitatea din Toronto) și Laurent Eyer (Universitatea din Geneva) perfecționează măsurătorile distanței cosmice folosind semnalele sonore de la giganții roșii. „Am descoperit că oscilațiile acustice ale stelelor gigantice roșii ne spun cum să măsurăm cel mai bine distanțele cosmice folosind metoda „vârfului ramului gigantului roșu””, spune Anderson.

Să explicăm câțiva termeni. „Giantii roșii” sunt vedete în vârstă. Ei adoptă o nuanță roșiatică pe măsură ce epuizează hidrogenul din miezul lor și folosesc hidrogenul exterior, ceea ce le face mai mari și mai reci.

Pe diagramele astronomice, această evoluție duce la o „ramură gigant roșie”, o abatere datorată luminozitatea sporită a stelei. Vârful ramului gigant roșu (TRGB) este un punct critic în care aceste stele aprind heliu, inversând evoluția luminozității.

TRGB, marcat de mai puține stele mai strălucitoare deasupra lui în diagramă, servește ca „standard”. lumânare" pentru măsurarea distanței cosmice: comparând luminozitatea cunoscută cu luminozitatea observată în galaxiile îndepărtate, astronomii pot calcula distanța, la fel ca și estimarea distanței unui bec în funcție de luminozitatea sa.

Cercetătorii au analizat datele de la Optical. Gravitational Lensing Experiment (OGLE) și misiunea ESA Gaia de a cerceta giganții roșii din Large Magellanic Cloud (LMC), care este o galaxie însoțitoare din apropiere care orbitează în jurul Calei Lactee și servește drept laborator crucial pentru înțelegerea fizicii stelelor.

Într-o întorsătură surprinzătoare, oamenii de știință au descoperit că toate stelele de la TRGB variază de fapt în luminozitate periodic; undele sonore călătoresc prin stele ca cutremurele de pe Pământ, determinându-le să oscileze. Deși aceste oscilații erau cunoscute anterior, importanța lor pentru măsurătorile distanței a fost omisă. Dar acum, ei le-au permis cercetătorilor să distingă stelele după vârstă, oferind o abordare mai nuanțată pentru măsurarea distanțelor de-a lungul universului.

Anderson explică: „Stelele mai tinere gigantice roșii din apropierea TRGB sunt puțin mai puțin strălucitoare decât lor. verii mai vechi, iar oscilațiile acustice pe care le observăm ca fluctuații de luminozitate ne permit să înțelegem cu ce tip de stea avem de-a face: stelele mai vechi oscilează la o frecvență mai mică - exact așa cum un bariton cântă cu o voce mai profundă decât un tenor."

Această distincție este crucială pentru a asigura măsurători de distanță extrem de precise necesare pentru cosmologie și pentru obținerea celei mai bune hărți a universului local, deoarece stelele gigantice roșii există practic în fiecare galaxie.

Studiul, de asemenea, identifică câteva îmbunătățiri ale metodei de distanță TRGB care sunt esențiale pentru înțelegerea dezbaterilor recente despre tensiunea constantă Hubble. „Acum, că putem distinge vârstele giganților roșii care alcătuiesc TRGB, vom putea îmbunătăți și mai mult măsurarea constantă Hubble pe baza acesteia”, spune Anderson.

„Asemenea îmbunătățiri vor pune și mai mult la încercare tensiunea constantă Hubble și pot duce la noi perspective inovatoare asupra proceselor fizice de bază care decid modul în care evoluează universul.”

(Fluierul)