Wielki Obłok Magellana znajduje się w odległości niespełna 163 tysięcy lat świetlnych od nas – donosi najnowszy numer “Astrophysical Journal Letters”. Poznanie dokładnej odległości dzielącej LMC od nas to jedno z najważniejszych zagadnień współczesnej astrofizyki. Znajomość tej wielkości pozwala bowiem skalować różnego rodzaju wskaźniki odległości używane w przypadku znacznie dalszych obiektów. Dokładna znajomość dystansu do LMC ma więc kluczowe znaczenie dla poznania rozmiarów Wszechświata.

Wielki Obłok Magellana (Large Magellanic Cloud – LMC) to jedna z niewielkich galaktyk nieregularnych będąca bliskim satelitą naszej Drogi Mlecznej. W drugiej połowie lat 90-tych XX wieku wydawało się, że odległość do LMC znamy dobrze. Astronomowie uważali, że wynosi ona nieco ponad 163 tysięcy lat świetlnych.

W 1998 roku polscy astrofizycy pracujący w USA – prof. Bohdan Paczyński i dr Krzysztof Z. Stanek zaproponowali nową metodę mierzenia odległości we Wszechświecie. Opierała się ona o gwiazdy tzw. czerwonego zgęszczenia (ang. red clump), będące na etapie palenia helu w jądrze.

Stanek i Paczyński, analizując dokładne dane na temat odległości pobliskich gwiazd zebrane przez satelitę Hipparcos, zauważyli, że jasność absolutna gwiazd red clump mierzona w filtrze I (bardzo bliska podczerwień) jest w gruncie rzeczy stała. Porównując więc jasności obserwowane gwiazd red clump z okolic Słońca, których odległości znamy dzięki misji Hipparcos, do jasności tego samego typu gwiazd znajdujących się w innym obiekcie kosmicznym, jesteśmy w stanie bezpośrednio wyznaczyć odległość do tego ciała.

Metoda ta, w przypadku LMC, została po raz pierwszy zastosowana przez polski zespół OGLE kierowany przez prof. Andrzeja Udalskiego z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego. Otrzymany wynik był ogromną niespodzianką. Odległość do LMC miała wynosić bowiem około 134 tysięcy lat świetlnych, a więc ponad 15 procent mniej niż dawały wcześniejsze oszacowania. Gdyby wynik uzyskany przez OGLE był prawdziwy, także rozmiar Wszechświata należało zredukować o 15 procent.

Również niektóre inne badania zgadzały się z ideą zwolenników niewielkiej odległości do LMC. O jednych z takich badaniach prowadzonychm przez A. R. Walkera Kolejne wyznaczenie odległości do Wielkiego Obłoku Magellana“>pisaliśmy.

Niektórzy astronomowie szybko jednak zauważyli, że wynik uzyskany przez OGLE ma dwa słabe punkty. Po pierwsze, zakłada, że gwiazdy red clump z okolic Słońca niczym nie różnią się od tych samych gwiazd leżących w Obłokach Magellana, a po drugie niezbyt dokładnie znamy wpływ materii międzygwiazdowej osłabiający blask odległych gwiazd.

Problem jednak w tym, że astronomowie nie do końca wiedzieli, w jaki sposób gwiazdy red clump z LMC różnią się od tych z okolic Słońca. Różne modele teoretyczne dawały wręcz sprzeczne ze sobą wyniki.

Grupa OGLE, uwzględniając najnowsze modele, w latach 1999-2001 zmodyfikowała swój pierwszy wynik. Według najnowszych danych odległość do LMC powinna wynosić około 147 tysięcy lat świetlnych. Wyraźnie więcej niż uzyskane na początku 134 tysiące, ale też wyraźnie mniej niż uznawane zwykle 163 tysiące lat świetlnych.

Wszystkie modele teoretyczne wskazywały jednak jeszcze jedną ważną rzecz. Poprawki związane z różnicami ewolucyjnymi i metalicznością gwiazd LMC w stosunku do gwiazd z okolic Słońca zmniejszają się wyraźnie z długością fali. Oczywiste było więc obserwowanie nie w bliskiej, lecz w dalekiej podczerwieni. Dodatkowym argumentem przemawiającym za dalszą podczerwienią był także mniejszy wpływ materii międzygwiazdowej występujący w tych długościach fali.

W najnowszym numerze “Astrophysical Journal Letters” grupa astronomów pod kierunkiem Davida R. Alvesa z Columbia Astrophysics Laboratory w USA prezentuje wyniki obserwacji gwiazd red clump z LMC wykonane w podczerwonym paśmie K.

Praca ta zawiera dwa bardzo ważne wyniki. Przede wszystkim, gwiazdy red clump z LMC różnią się od gwiazd red clump z okolic Słońca. Efekt ten nie jest zaniedbywalny i w paśmie I powoduje różnice w jasności o czynnik 1,2. W paśmie K jest on natomiast znacznie mniejszy i wynosi tylko 1,03.

Obserwacje w paśmie K świetnie nadają się więc do wyznaczania odległości metodą red clump. Odległość do LMC uzyskana przez grupę Alvesa to 162,9 tysiąca lat świetlnych, czyli wynik bardzo bliski uznawanej wcześniej za poprawną wielkości 163,3 tysiąca lat świetlnych.

Autor

Marcin Marszałek