Det tog nästan ett decennium av noggranna observationer. Nu har ett internationellt astronomteam mätt upp avståndet till vår granngalax, det Stora Magellanska molnet, mer noggrant än någonsin tidigare.
Den nya mätningen förbättrar samtidigt vår kunskap om hur snabbt universum expanderar - enligt den så kallade Hubblekonstanten. Dessutom innebär mätningen ett viktigt steg för att förstå den underliga mörka energin som gör att expansionen accelererar. Teamet använde teleskop vid ESO:s La Silla observatorium i Chile, samt andra över hela världen. Resultaten publiceras den 7 mars 2013 i tidskriften Nature.
För att mäta universums storlek bestämmer astronomer först avståndet till närliggande himlakroppar som kan sedan användas som så kallade standardljus för att bestämma avstånden längre och längre ut i kosmos. Men kedjan är inte noggrannare än sin svagaste länk. Tills nu har det varit svårt att bestämma avståndet till det Stora Magellanska molnet, vår närmaste granngalax. Eftersom stjärnor i den här galaxen används för att bestämma avståndsskalan för avlägsnare galaxer, är det viktigt att noggrant mäta avståndet till det Stora Magellanska molnet.
Men med nya noggranna observationer av en märklig dubbelstjärna har astronomerna kunnat bestämma ett mycket mer precist värde för avståndet till Stora Magellanska molnet: 163 000 ljusår.
Wolfgang Gieren (Universidad de Concepción, Chile) har varit med och lett studien.
- Det här är väldigt spännande eftersom astronomerna har spenderat de senaste hundra åren att försöka mäta avståndet till det Stora Magellanska molnet och det har visat sig vara mycket svårt. Nu har vi löst problemet då vi visar att vårt resultat har en noggranhet som är bättre än 2 procent
Den förbättrade mätningen av avståndet till det Stora Magellanska molnet ger också mer noggranna avstånd till många varierande cepheidstjärnor. Dessa ljusstarka pulserande stjärnor används som standardljus för att mäta avstånd till mer avlägsna galaxer och för att mäta upp universums expansionshastighet - Hubblekonstanten. Denna avståndsmätning är också grundvalen för att förstå avstånden till de allra mest avlägsna galaxerna som kan detekteras med dagens teleskop. Den nya förbättrade avståndsbestämningen till det Stora Magellanska molnet minskar direkt osäkerheten i bestämningen av kosmologiska avstånd.
Astronomerna bestämde avståndet till det Stora Magellanska molnet genom att observera ovanliga dubbelstjärnor, så kallade förmörkelsevariabler. Dessa stjärnor har banor som gör att de passerar framför varandra. När man observerar detta från jorden minskar den totala ljusstyrkan, både när den ena stjärnan passerar framför den andra och när den passerar bakom, dock inte lika mycket.
Genom att följa dessa förändringar i ljusstyrka väldigt noggrant samt göra mätningar av stjärnornas omloppshastigheter, är det möjligt att räkna ut hur stora stjärnorna är. Man kan också bestämma deras massa och få fram annan information om deras omloppsbanor.
När detta kombineras med noggranna mätningar av den totala ljusstyrkan och färgerna hos stjärnorna kan man beräkna mycket noggranna avstånd till dem.
Den här metoden har använts tidigare, men då observerade man varmare stjärnor. Då måste man dock göra vissa antaganden som gör att sådana avståndsbestämningar inte är lika noggranna. Men nu - för första gången - har åtta extremt ovanliga förmörkelsevariabler hittats, där båda stjärnorna är svalare stjärnor - röda jättar. Dessa stjärnpar har nu studerats i detalj och ger alltså mycket mer noggranna avståndsmätningar - pålitliga till 2 procent när.
Grzegorz Pietrzyński (Universidad de Concepción, Chile och Warsavauniversitetets observatorium, Polen) är huvudförfattare till artikeln i Nature:
- ESO tillhandahöll en perfekt svit av teleskop och instrument för observationerna som var nödvändiga för det här projektet. Tack vare instrumentet Harps fick vi extremt noggranna radialhastigheter för någorlunda svaga stjärnor och tack vare Sofis precisa mätningar av hur starkt stjärnorna lyste i infrarött ljus.
- Nu arbetar vi på att förbättra vår metod ännu mer. Vi hoppas kunna uppnå en noggrannhet på 1 procent för avståndet till Stora Magellanska molnet inom några år. Detta har viktiga konsekvenser inte bara för kosmologin, utan även för många andra områden inom astrofysiken, säger Dariusz Graczyk, andraförfattaren till artikeln i Nature.
