Crveni divovi pomažu u preciznijem mjerenju kozmičkih udaljenosti

Zvjezdani baritoni, poznatiji kao crveni divovi, nude nove spoznaje o kozmičkim udaljenostima i otvaraju put ka preciznijem mjerenju širenja svemira. U neprestano se širećem svemiru, mjerenje kozmičkih udaljenosti nalikuje potrazi za pouzdanim metrom u prostranom, neprestano se istezajućem platnu. Jedan od alata koji astrofizičari koriste je Hubblova konstanta (H0), koja mjeri brzinu širenja svemira te određuje njegovu dob i promatranu veličinu. No, postoji neslaganje oko vrijednosti H0, zbog sukobljavajućih mjerenja dobivenih iz različitih nebeskih objekata. Ova rasprava ukazuje na nepotpunost našeg razumijevanja osnovne fizike svemira. Ulog je visok, a ključ rješavanju problema leži u značajnom poboljšanju točnosti mjerenja udaljenosti na temelju zvijezda.

Nedavno je u časopisu The Astrophysical Journal Letters objavljena studija profesora Richarda I. Andersona s EPFL-a, bivšeg studenta ljetnog istraživačkog programa EPFL-a Nolana Koblischkea (sada na Sveučilištu u Torontu) i Laurenta Eyera (Sveučilište u Ženevi) koja usavršava kozmička mjerenja udaljenosti korištenjem zvučnih signala crvenih divova. “Otkrili smo da nam akustičke oscilacije crvenih divovskih zvijezda govore kako najbolje mjeriti kozmičke udaljenosti korištenjem metode ‘vrha grane crvenih divova’”, kaže Anderson.

Mjerenje kozmičkih udaljenosti crvenim divovima

Uvedimo neke pojmove. “Crveni divovi” su zvijezde u kasnoj fazi evolucije. Poprimaju crvenkastu nijansu kada potroše vodik u svojim jezgrama i počnu koristiti vanjski vodik, što ih čini većim i hladnijim. Na astronomskim dijagramima ova evolucija dovodi do “grane crvenih divova”, skretanja zbog pojačane sjajnosti zvijezde. Vrh grane crvenih divova (TRGB) je kritična točka u kojoj se ove zvijezde pale helijem, obrćući evoluciju sjajnosti. TRGB, obilježen manjim brojem sjajnijih zvijezda iznad sebe na dijagramu, služi kao “standardna svijeća” za kozmička mjerenja udaljenosti. Uspoređivanjem poznate sjajnosti s promatranom sjajnošću u udaljenoj galaksiji, astronomi mogu izračunati udaljenost do te galaksije.

Međutim, TRGB nije savršena standardna svijeća. Sjajnost crvenih divova varira ovisno o njihovoj masi i metalnosti. To otežava precizno mjerenje udaljenosti, jer astronomi moraju uzeti u obzir te varijacije.

Nova metoda korištenjem akustičkih oscilacija

Andersonova studija nudi rješenje za ovaj problem. Koristeći modele zvijezda, Anderson i suradnici su pokazali da akustičke oscilacije crvenih divova mogu biti korištene za procijenjivanje mase i metalnosti zvijezde. To im omogućuje da preciznije kalibriraju TRGB kao standardnu svijeću i poboljšaju točnost mjerenja udaljenosti.

U svom radu, istraživači su analizirali podatke o 4000 crvenih divova u galaksiji Andromede. Koristeći novu metodu kalibracije TRGB, uspjeli su izmjeriti udaljenost do Andromede s točnošću od 2%.