Kırmızı devlerin ‘baritonu’ kozmik mesafe ölçümlerini hassaslaştırıyor

Kırmızı dev yıldızlara yeni bir bakış, kozmik mesafe ölçümlerine dair önemli bilgiler ve evrenin genişlemesini en yüksek doğrulukla ölçmenin bir yolunu sunuyor.

Sürekli genişleyen bir evrende kozmik mesafeleri ölçmek, sürekli genişleyen geniş bir kumaşta güvenilir bir cetvel bulmaya benzer. Astrofizikçilerin kullandığı araçlardan biri Hubble sabitidir (H₀), evrenin ne kadar hızlı genişlediğini ölçer ve evrenin yaşını ve gözlemlenebilir boyutunu belirler.

Ancak H’nin değeri konusunda anlaşmazlıklar var.₀çeşitli gök cisimlerinden elde edilen çelişkili ölçümler nedeniyle. Tartışma, evrenin temel fiziğine ilişkin anlayışımızın eksik olduğu anlamına geliyor. Riskler yüksek ve bir çözüm bulmanın anahtarı, yıldızlara dayalı mesafe ölçümlerinin doğruluğunu önemli ölçüde artırmaktır.

Şimdi, bir çalışmak yayınlanan Astrofizik Günlük Mektupları EPFL profesörü Richard I. Anderson, eski EPFL lisans öğrencisi Yaz Araştırma Stajyeri Nolan Koblischke (şimdi Toronto Üniversitesi’nde) ve Laurent Eyer (Cenevre Üniversitesi), kırmızı devlerden gelen sesli sinyalleri kullanarak kozmik mesafe ölçümlerini hassaslaştırıyor. Anderson, “Kırmızı dev yıldızların akustik salınımlarının, ‘kırmızı dev dalının ucu’ yöntemini kullanarak kozmik mesafeleri en iyi şekilde nasıl ölçebileceğimizi bize anlattığını bulduk” diyor.

Kırmızı devlerle kozmik mesafelerin ölçülmesi

Birkaç terimi açıklayalım. “Kırmızı devler” yaşlanan yıldızlardır. Çekirdeklerindeki hidrojeni tükettikleri ve dıştaki hidrojeni kullandıkları için kırmızımsı bir renk alırlar, bu da onları daha büyük ve daha soğuk yapar.

Astronomik diyagramlarda bu evrim, yıldızın artan parlaklığından kaynaklanan bir sapma olan “kırmızı dev dalı”na yol açar. Kırmızı dev dalının (TRGB) ucu, bu yıldızların helyumu ateşleyerek parlaklık evrimini tersine çevirdiği kritik bir noktadır.

Diyagramda üzerinde daha az sayıda parlak yıldızla işaretlenen TRGB, kozmik mesafe ölçümleri için “standart bir mum” görevi görüyor: Gökbilimciler, bilinen parlaklığını uzak galaksilerde gözlemlenen parlaklıkla karşılaştırarak, bir ampulün parlaklığını tahmin etmeye benzer şekilde mesafeyi hesaplayabilirler. parlaklığı sayesinde mesafe.

Karanlıkta şarkı söylemek

Araştırmacılar, Samanyolu’nun yörüngesinde dönen ve yakın bir yardımcı galaksi olan Büyük Macellan Bulutu’ndaki (LMC) kırmızı devleri incelemek için Optik Yerçekimi Mercekleme Deneyi (OGLE) ve ESA Gaia misyonundan elde edilen verileri analiz etti ve anlaşılması için önemli bir laboratuvar görevi gördü. yıldızların fiziği.

Şaşırtıcı bir şekilde bilim insanları TRGB’deki tüm yıldızların parlaklıklarının periyodik olarak değiştiğini buldu; Ses dalgaları, Dünya’daki depremler gibi yıldızların içinden geçerek onların salınmasına neden olur. Bu salınımlar önceden bilinmesine rağmen mesafe ölçümleri açısından önemi gözden kaçırılmıştı. Ancak şimdi araştırmacıların yıldızları yaşlarına göre ayırt etmelerine olanak tanıdılar ve evrendeki mesafelerin ölçümünde daha incelikli bir yaklaşım sundular.

Anderson şöyle açıklıyor: “TRGB yakınındaki genç kırmızı dev yıldızlar, yaşlı kuzenlerine göre biraz daha az parlaktır ve parlaklık dalgalanmaları olarak gözlemlediğimiz akustik salınımlar, hangi tür yıldızla karşı karşıya olduğumuzu anlamamızı sağlar: yaşlı yıldızlar, daha düşük frekans; tıpkı bir baritonun tenordan daha derin bir sesle şarkı söylemesi gibi.”

Kırmızı dev yıldızlar neredeyse her galakside mevcut olduğundan, bu ayrım, kozmoloji için gerekli olan yüksek doğruluklu mesafe ölçümlerini sağlamak ve yerel evrenin en iyi haritasını elde etmek için çok önemlidir.

Çalışma aynı zamanda Hubble’ın sürekli gerilimi hakkındaki son tartışmaları anlamak için gerekli olan TRGB uzaklık yönteminde yapılan çeşitli iyileştirmeleri de tespit ediyor. Anderson, “Artık TRGB’yi oluşturan kırmızı devlerin yaşlarını ayırt edebildiğimize göre Hubble sabiti ölçümünü daha da iyileştirebileceğiz” diyor.

“Bu tür gelişmeler, Hubble’ın sürekli gerilimini daha da teste tabi tutacak ve evrenin nasıl evrimleştiğine karar veren temel fiziksel süreçlere dair çığır açıcı yeni anlayışlara yol açabilir.”