باستخدام نوع نادر من النجوم المتغيرة Cepheid العملاقة كعلامات معلم كونية ، وجد الفلكيون طريقة لقياس المسافات إلى الأشياء على بعد ثلاث مرات في الفضاء أبعد مما كان ممكنًا في السابق. لكن علماء الفلك وجدوا طريقة لاستخدام متغيرات Cepheid "لفترة طويلة للغاية" (ULP) كمنارات لقياس مسافات تصل إلى 300 مليون سنة ضوئية وما بعدها.
قال جوناثان بيرد ، طالب الدكتوراه في علم الفلك في ولاية أوهايو ، الذي ناقش النتائج التي توصل إليها في مؤتمر الجمعية الفلكية الأمريكية يوم الاثنين ، أن الشفرات الكلاسيكية مشرقة ، ولكن بعد 100 مليون سنة ضوئية من الأرض ، تضيع إشارتها بين النجوم الساطعة الأخرى.
لكن ULPs هي فئة نادرة وأكثر إشراقًا من Cepheid ، والتي تنبض ببطء شديد.
يعتقد الفلكيون أيضًا منذ فترة طويلة أن رأيسات ULP لا تتطور بنفس الطريقة التي تتطور بها أدوية سيفوية أخرى. ومع ذلك ، وجد الفلكيون في هذه الدراسة أول دليل على تطور Cepheid ULP بنفس الطريقة التي يتطور بها Cepheid الكلاسيكي ..
هناك العديد من الطرق لحساب المسافة إلى النجوم ، وغالبًا ما يضطر الفلكيون إلى الجمع بين الطرق لقياس المسافة بشكل غير مباشر. القياس المعتاد هو سلم ، مع كل طريقة جديدة درجة أعلى من أخرى. عند كل درجة جديدة من سلم المسافة الكونية ، تتراكم الأخطاء ، مما يقلل من دقة القياس الكلي. لذا فإن أي طريقة واحدة يمكنها تخطي درجات السلم هي أداة قيّمة لاستكشاف الكون.
قام كرزيستوف ستانيك ، أستاذ علم الفلك في ولاية أوهايو ، بتطبيق تقنية قياس مباشرة في عام 2006 ، عندما استخدم الضوء الخارج من نظام نجم ثنائي في المجرة M33 لقياس المسافة إلى تلك المجرة لأول مرة. M33 تبعد 3 مليون سنة ضوئية عن الأرض.
هذه التقنية الجديدة باستخدام cepheids ULP مختلفة. إنها طريقة غير مباشرة ، لكن هذه الدراسة الأولية تشير إلى أن الطريقة ستعمل مع المجرات البعيدة كثيرًا عن M33.
"وجدنا أن cepheids فترة طويلة جدًا يمكن أن تكون مؤشر مسافة قوي محتمل. وقال ستانيك: نعتقد أنها يمكن أن توفر أول قياسات مباشرة للمسافة النجمية إلى المجرات في نطاق 50-100 ميجا باسكال (150 مليون - 326 مليون سنة ضوئية) وأكثر من ذلك بكثير.
نظرًا لأن الباحثين بشكل عام لا يلاحظون الصفات الطويلة جدًا ، هناك القليل منها في السجل الفلكي. في هذه الدراسة ، اكتشف خوسيه برييتو ، طالب الدكتوراه في جامعة ولاية أوهايو ، خوسيه برييتو 18 رأساً من الوبريات من الأدبيات.
يقع كل منها في مجرة قريبة ، مثل سحابة ماجلان الصغيرة. المسافات إلى هذه المجرات القريبة معروفة جيدًا ، لذلك استخدم علماء الفلك تلك المعرفة لمعايرة المسافة إلى cepheids ULP.
ووجدوا أنه يمكنهم استخدام cepheids ULP لتحديد المسافة مع خطأ بنسبة 10-20 في المائة - وهو معدل نموذجي للطرق الأخرى التي تشكل سلم المسافة الكونية.
قال بيرد: "نأمل في تقليل هذا الخطأ مع ملاحظة المزيد من الأشخاص لشفرات ULP في استطلاعاتهم النجمية". "ما أظهرناه حتى الآن هو أن الطريقة تعمل من حيث المبدأ ، والنتائج مشجعة".
أوضح بيرد لماذا تجاهل علماء الفلك رأسيات ULP في الماضي.
تشبه السيفيدات القصيرة المدة ، تلك التي تضيء وتعتيم كل بضعة أيام ، علامات مسافة جيدة في الفضاء لأن فترتها مرتبطة بشكل مباشر بسطوعها - ويمكن لعلماء الفلك استخدام معلومات السطوع هذه لحساب المسافة. Polaris ، النجم الشمالي ، هو cepheid المعروفة والكلاسيكية.
لكن علماء الفلك كانوا يعتقدون دائمًا أن سيفيدات ULP ، التي تضيء وتعتيم على مدار بضعة أشهر أو أكثر ، لا تطيع هذه العلاقة. هم أكبر وأكثر إشراقا من cepheid النموذجي. في الواقع ، إنها أكبر وأكثر إشراقًا من معظم النجوم ؛ في هذه الدراسة ، على سبيل المثال ، تراوحت بين 18 رأسيًا من ULP من 12 إلى 20 ضعف كتلة شمسنا.
قال ستانيك إن السطوع يجعلها علامات مسافة جيدة. يصعب تحديد أنواع السيفيدات النموذجية في المجرات البعيدة ، حيث يمتزج ضوءها مع النجوم الأخرى. إن رأيسات ULP مشرقة بما يكفي للتبرز.
يشتبه الفلكيون أيضًا منذ فترة طويلة في أن اليفيدات ال ULP لا تتطور بنفس الطريقة التي تتطور بها الصفريات الأخرى. ومع ذلك ، وجد فريق ولاية أوهايو في هذه الدراسة أول دليل على تطور Cepheid ULP كما يفعل cepheid أكثر كلاسيكية.
سوف تنمو cepheid الكلاسيكية أكثر سخونة وبرودة مرات عديدة على مدى عمرها. فيما بينها ، تصبح الطبقات الخارجية للنجم غير مستقرة ، مما يتسبب في تغيرات السطوع. يُعتقد أن cepheids ULP تمر بهذه الفترة من عدم الاستقرار مرة واحدة فقط ، وتتجه في اتجاه واحد فقط - من أكثر سخونة إلى أكثر برودة.
ولكن عندما قام الفلكيون بتجميع البيانات من أجزاء مختلفة من الأدبيات لهذه الدراسة ، اكتشفوا أن أحد سيفيدات ال ULP - وهو نجم في سحابة Magellanic الصغيرة يطلق عليها HV829 - يتحرك بوضوح في الاتجاه المعاكس.
قبل أربعين عامًا ، ينبض HV829 كل 87.6 يومًا. الآن ينبض كل 84.4 يومًا. هناك قياسين آخرين تم العثور عليهما في الأدبيات يؤكدان أن الفترة كانت تتقلص بثبات في العقود بينهما ، مما يشير إلى أن النجم نفسه يتقلص ، ويزداد سخونة.
خلص الفلكيون إلى أن سيفيدات ULP قد تساعد الفلكيين ليس فقط على قياس الكون ، ولكن أيضًا معرفة المزيد حول كيفية تطور النجوم الضخمة جدًا.
تم الإبلاغ عن بعض هذه النتائج في مجلة Astrophysical Journal في أبريل 2009. منذ كتابة هذه الورقة ، بدأ علماء الفلك في ولاية أوهايو في استخدام تلسكوب مناظير كبير في توكسون ، أريزونا للبحث عن المزيد من cepheids ULP. يقول ستانيك أنهم عثروا على عدد قليل من المرشحين الجيدين في المجرة M81 ، ولكن هذه النتائج لم يتم تأكيدها بعد.
المصادر: AAS ، جامعة ولاية أوهايو
