Obserwacje cefeid w galaktyce IC1613 wskazują, że na wyznaczaną przez nie zależność okres-jasność nie ma wpływu tzw. metaliczność gwiazd. Świadczy to o uniwersalności cefeid jako wskaźników odległości we Wszechświecie.

Wyniki badań zostały opublikowane na łamach najnowszego numeru pisma “Acta Astronomica”.

IC1613 jest słabą galaktyką nieregularną, należącą do lokalnej grupy galaktyk. Od wielu lat przyciągała ona uwagę astronomów ze względu na swoje korzystne położenie. Leży ona bowiem daleko od płaszczyzny Galaktyki, co powoduje, że materia międzygwiazdowa bardzo słabo wpływa na światło jej gwiazd.

Już w 1930 roku pierwsze poważne obserwacje IC1613 przeprowadził W. Baade. Ich wyniki zostały opublikowane dopiero 30 lat później. W galaktyce tej udało się wtedy odkryć 37 gwiazd zmiennych zwanych cefeidami.

Cefeidy to bardzo ważne obiekty w astronomii. Są to gwiazdy pulsujące o bardzo interesującej własności: okres ich pulsacji jest bardzo wyraźnie związany z ich jasnością. Z im dłuższym okresem pulsuje gwiazda, tym większa jej jasność.

Odkrywając cefeidy w jakiejś odległej galaktyce, możemy zmierzyć ich jasności obserwowane i okresy. Porównując je z zależnością okres-jasność dla cefeid należących do Wielkiego Obłoku Magellana, do którego odległość znamy skądinąd, jesteśmy w stanie wyznaczyć dystans dzielący nas od tego odległego obiektu kosmicznego.

Od wielu lat między astronomami toczy się debata o wpływie składu chemicznego cefeid na punkt zerowy i nachylenie ich zależności okres-jasność. Jest to o tyle ważne pytanie, że jeśli ten wpływ byłby znaczny, to moglibyśmy wyznaczać dokładnie odległość tylko do galaktyk, których metaliczność jest bardzo bliska metaliczności Wielkiego Obłoku Magellana.

Problemem tym od kilku lat zajmuje się polski projekt Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE), kierowany przez prof. Andrzeja Udalskiego z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego. Rok temu OGLE porównało zachowanie się cefeid w Wielkim i Małym Obłoku Magellana.

Średnie zawartości metali w tych galaktykach są odpowiednio pięcio- i dwukrotnie mniejsze niż zawartość metali w Słońcu. Okazało się jednak, że nie ma to żadnego wpływu na zależność okres-jasność dla cefeid i dla obu tych galaktyk wygląda ona identycznie. Nadal pozostawało jednak otwarte pytanie, co ze starymi obiektami, których metaliczność jest jeszcze mniejsza niż ta obserwowana w Obłokach Magellana.

Świetnym testem tej hipotezy okazały się obserwacje IC1613 wykonane za pomocą polskiego 1,3-metrowego teleskopu znajdującego się na górze Las Campanas w Chile. Galaktyka ta zawiera średnio 10 razy mniej metali niż Słońce, jest więc wyraźnie mniej metaliczna niż Obłoki Magellana.

W najnowszej pracy, złożonej do druku w “Acta Astronomica”, zespół OGLE prezentuje wyniki obserwacji 138 cefeid z IC1613, przeprowadzonych w ciągu 51 nocy obserwacyjnych pomiedzy sierpniem a listopadem roku 2000.

Wyznaczone dzięki tym obserwacjom nachylenie zależności okres-jasność okazało się w granicach błędów identyczne z tym odnotowanym w Obłokach Magellana. Duże trudności sprawia wyznaczenie odległość do galaktyki IC1613. Można to zrobić, tylko stosując porównanie różnicy jasności cefeid i innych gwiazd, które także wykorzystuje się do wyznaczania odległości we Wszechświecie.

Astronomowie z OGLE wykorzystali więc aż trzy rodzaje gwiazd: gwiazdy pulsujące typu RR Lyr, gwiazdy czerwonego zgęszczenia palące hel w swoich jądrach i najjaśniejsze – czerwone olbrzymy. Różnice jasności cefeid i gwiazd z każdej tej grupy w IC1613 okazały się identyczne z odpowiednimi różnicami obserwowanymi w Obłokach Magellana. Jest to więc niezbity dowód na to, że relacja okres-jasność dla cefeid nie zależy od metaliczności i cefeidy te są bardzo uniwersalnymi “świecami standardowymi”, czyli obiektami dzięki którym można wyznaczać odległość.

Autor

Marcin Marszałek